Разнообразие форм жизни на земле. Конспект урока по биологии «Многообразие живых организмов. Многообразие форм жизни

Многообразие живыхорганизмов –

Основа организации и устойчивостибиосферы».
Содержание

Введение

2. Распределение живого вещества

3. Классификация живого вещества

4. Миграция и распределение живого вещества

5. Постоянство биомассы живого вещества

6. Функции живого вещества в биосфере Земли

Заключение

Список литературыВведение

Огромное видовое разнообразие живых организмов обеспечивает постоянныйрежим биотического круговорота. Каждый из организмов вступает в специфическиевзаимоотношения со средой и играет свою роль в трансформации энергии. Этосформировало определенные природные комплексы, имеющие свою специфику взависимости от условий среды в той или иной части биосферы. Живые организмынаселяютбиосферу и входят в тот или иной биоценоз - пространственно ограниченныечасти биосферы - не в любом сочетании, а образуют определенные сообщества извидов, приспособленных к совместному обитанию. Такие сообщества называютсябиоценозами.

Важное экологическое правило состоит в том, что чем разнороднее и сложнеебиоценозы, тем выше устойчивость, способность противостоять различным внешнимвоздействиям. Биоценозыотличаются большой самостоятельностью. Одни из нихсохраняются в течение длительного времени, другие закономерно изменяются. Озерапревращаются в болота - идет образование торфа, а в итоге на месте озеравырастает лес.

Процесс закономерного изменения биоценоза называется сукцессией.Сукцессия - это последовательная смена одних сообществ организмов (биоценозов)другими на определенном участке среды. Приестественном течении сукцессиязаканчивается формированием устойчивой стадии сообщества. В ходе сукцессииувеличивается разнообразие входящих в состав биоценоза видов организмов,вследствие чего повышается его устойчивость.

Повышение видового разнообразия обусловлено тем, что каждый новыйкомпонент биоценоза открывает новые возможности для вселения. Например,появление деревьев позволяет проникнутьв экосистему видам, живущим вподсистеме: на коре, под корой, строящим гнезда на ветвях, в дуплах.

В ходе естественного отбора в составе биоценоза неизбежно сохраняютсялишь те виды организмов, которые могут наиболее успешно размножаться именно вданном сообществе. Формирование биоценозов имеет существенную сторону:«соревнование за место под солнцем» между различными биоценозами. Вэтом«соревновании» сохраняются лишь те биоценозы, которые характеризуются наиболееполным разделением труда между своими членами, а следовательно, более богатымивнутренними биотическими связями.

Так как каждый биоценоз включает в себя все основные экологические группыорганизмов, он по своим возможностям приравнивается биосфере. Биотическийкруговорот в пределах биоценоза - своеобразная уменьшенная модельбиотическогокруговорота Земли.

1. Основа организации и устойчивости биосферы

Термин «биосфера» был введен для обозначения общего обликаповерхности Земли, обусловленного наличием на ней всей массы живых организмов.Два главных компонента биосферы - живые организмы и среда их обитания (включаянижние слои атмосферы, водную среду) - сосуществуют в постоянномвзаимодействии, образуя целостную систему. Отдельные популяции живых организмовнеявляются изолированными от окружения. В ходе эволюции образуются биоценозы - сообщества животных, растений, микроорганизмов, В совокупности со средойобитания биоценозы образуют биогеоценозы. В них происходит непрерывный обменвеществом и энергией, которые реализуются множеством трофических цепочек ибиогеохимических циклов. Биогеоценозы служат элементарными ячейками биосферы,которые,взаимодействуя между собой, устанавливают динамическое равновесие вней. Живое вещество выполняет системообразующую роль в суперсистеме жизни - биосфере. Высокая степень согласованности всех видов жизни в биосфере естьрезультат совместно протекающей эволюции взаимодействующих биологических систем- коэволюции. Коэволюционное развитие проявляется в тонкой...

Самая древняя и простая концепция происхождения жизни креационизм, предполагающая антитеоретические идеи "чёрного ящика" и творения, не устраивала уже Аристотеля. С Аристотеля и до 1688 года паралельно креационизму существовала теория постоянного зарождения живого из неживого, опровергнутая Ф. Реди (1626-1698) и позже Л. Пастером (1822-1895). Утверждается.принцип Реди: всё живое только от живого. В конце прошлого века С. Аррениус (1859-1927) предложил гипотезу панспермии, космического посева, но откуда взялась жизнь в Космосе? Признание вечности жизни (В. И. Вернадский) противоречит современным моделям эволюции Вселенной из вакуумной неустойчивости. С данными современного естествознания согласуется теория биохимической эволюции. Жизнь - результат эволюции Вселенной, возникает как естественный этап её усложнения сколь 1979: 21-76, Руттен 1973: 96-141, »арден 1987: 71-89, Грин, Стаут, Тейлор 1990, т. 3: 253-258, Яблоков, Юсуфов 1998: 41-46, Моисеев 1998: 88).

История развития Земли условно поделена на четыре эры (эона) и одиннадцать периодов, которые делятся на эпохи (в разных источниках используются разные системы классификации и названия периодов истории Земли). Методами радиоактивного датирования установлен возраст горных пород, принадлежащих каждому периоду. Ископаемые останки живых организмов связаны с геологическими слоями: так реконструируется палеонтологическое древо жизни (Грин, Стаут, Тейлор 1990, 1998, т. 1: 363-364, Яблоков, Юсуфов 1998: 61).

1. Архей (4,5-2,5 млрд. лет назад). Методами микропалеонтологии в древних породах были обнаружены первые клеточные формы жизни (прокариоты или доядерные клетки), возраст которых около 4-х млрд. лет. Эго сине-зелёные водоросли и бактерии. Первые организмы были гетеротрофами, так как использовали энергию органических молекул. Они жили в бескислородной атмосфере, концентрированных растворах, вулканических источниках, условиях жесткой радиации: смерть не была ещё встроена в их генетический механизм (Моисеев 1998: 127). Появление фототрофных (использующих энергию Солнца, углекислый газ и выделяющих кислород) прокариот радикально меняет условия на Земле: изменяется поверхность Земли под воздействием окисления, накапливается кислород в атмосфере, озоновый экран предохраняет от ультрафиолетового излучения. Некоторые прокариоты должны были приспособится к жизни в кислородной атмосфере (дыхание). Трансформация макросистемы создала предпосылки для развития более сложных форм жизни (Моисеев 1990: 80, Яблоков, Юсуфов 1998: 59, Янч 1999: 153).

П. Протерозой (2,5 млрд.-590 млн. лет назад). Первые эукариоты (сложные ядерные клетки) возрастом 2млрд. лет возникли в результате симбиоза аэробных и * анаэробных прокариотов. Бывшие прокариоты всё ещё сохраняют определённую автономию в качестве мембранных органелл (ядро, митохондрии, хлоропласты) внутри эукариотов. Эукариоты овладели кислородным дыханием, могли более эффективно утилизировать энергию и размножались половым путём (оплодотворение и мейоз), но за сложность они заплатили индивидуальной смертью. Разделение полов означало наличие специальной формы памяти - генетического кода. Эукариоты более миллиарда лет назад разделились на царства растений, животных и грибов.(Руттен 1973: Моисеев 1990: 81-83, Яблоков, Юсуфов 1998: 46, Янч 1999: 153). Следующим этапом эволюции ранних форм жизни стало образование многоклеточности. Первые останки многоклеточных животных находят в морских отложениях возрастом более 1млрд. лет (кишечнополостные - проточерви, полипы, гидры, медузы, грибы и губки, отдельные беспозвоночные - мягкотелые моллюски, брюхоногие и головоногие. В морях обитали различные вирр~ водорослей, появляютя первые прикреплённые ко дну водоросли. Первичные почвообразовательные процессы подготовили условия для выхода растений на сушу.

Палеозой (590-248 млн. лет назад). 1. Кембрий (590-505 млн.) - расцвет беспозвоночных, иглокожих, эволюция хордовых; 2. Ордовик (505-438) - позвоночные-бесчелюстные, трилобиты, моллюски и ракообразные; 3. Силур (438-408) - челюстноротые, коралловые рифы, споровые растения; 4. Девон (408-360) - наземные животные (земноводные), аммониты, паукообразные, хрящевые и костистые рыбы, первые мхи и папоротники; 5. Карбон (360-286) - пресмыкающиеся и насекомые, древовидные папоротники; 6. Пермь (286-248) - зверообразные ящеры, Ьее0ез, хвойные.

Мезозой (248-65): 1. Триас (248-213) - первые динозавры; 2. Юра (213-144) - доминирование динозавров и насекомых, появление пгин. млекопитающих и цветковых растений; 3. Мел (144-65) - исчезновение динозавров, появление современных рыб.

Ч. Кайнозой (65 млн. лет назад до современности) - расцвет млекопитающих, дивергенция приматов от насекомоядных, путь развития человеческих гоминид отделился от приматов (Грин, Стаут, Тейлор 1990, т. 1: 363-364, Грант 1991: Яблоков, Юсуфов 1998:).

Вспомним, что целлюлоза – это полисахарид, молекулы которого образуют тончайшие нити. Связь между соседними клетками у многоклеточных растений осуществляется благодаря тонким тяжам цитоплазмы, пронизывающим неуплотненные участки клеточной стенки.

Наличие плотной клеточной стенки препятствует образованию перетяжки при делении цитоплазмы клетки в телофазе митоза, как это было описано в § 35. Деление цитоплазмы на две части при митозе растительных клеток происходит путем формирования плазматической мембраны и клеточной стенки прямо внутри делящейся клетки – от центра к периферии.

В состав растительных клеток входят особые органеллы – пластиды. Как и митохондрии, они окружены не менее чем двумя мембранами, содержат короткую кольцевую ДНК, рибосомы и способны к самостоятельному делению. В функциональном отношении большинство разновидностей пластид так или иначе связаны с энергетикой клетки. В первую очередь это хлоропласты, в которых осуществляются реакции фотосинтеза.

Хлоропласты содержат хлорофилл, каротиноиды и необходимые для фотосинтеза белки. Хромопласты не содержат хлорофилла, но обогащены каротиноидами – желтыми, оранжевыми и красными пигментами, которые определяют окраску цветов, плодов и некоторых кореньев (морковь). И, наконец, лейкопласты бесцветны. В некоторых из них может синтезироваться и накапливаться крахмал, в других – запасы жира и белка. Лейкопласты, при определенных условиях, могут превращаться в хлоропласты и хромопласты, а хлоропласты – в хромопласты. С последним процессом связано осеннее изменение окраски листьев.

В типичной растительной клетке имеется одна или несколько центральных вакуолей, которые при сильном развитии могут вытеснять все остальное содержимое клетки на периферию. Вакуоли окружены мембраной, а их внутреннее содержимое сильно варьирует в клетках разных типов. Это могут быть запасные питательные вещества (сахара, растворимые белки), растворы необходимых клетке солей, аминокислоты и др. В вакуоли же выводятся и вредные продукты, образующиеся в результате обмена веществ, например, щавелевая кислота.

В вакуолях накапливаются и пигменты – антоцианы. В отличие от каротиноидов, они могут придавать растениям более широкий спектр оттенков – от розового до черно-фиолетового. Антоцианы обеспечивают красную и голубую окраску плодов (слива, вишня, виноград, брусника, земляника) и лепестков цветков (василек, герань, роза, пион). Кроме того, именно они окрашивают осенние листья в ярко-красный цвет. Осенью синтез хлорофилла в листьях прекращается. Антоцианы образуются в них преимущественно в холодную солнечную погоду. Поэтому наиболее яркая окраска листьев бывает холодной и ясной осенью. При более теплой и влажной погоде окраска осенних листьев в большей степени определяется каротиноидами и доминирующим тоном оказывается желтый.

Растительная клетка имеет принципиально то же строение, что и животная. Отличительной особенностью растительной клетки является наличие клеточной стенки, пластид и вакуолей.

Основная черта клеток, формирующих многоклеточный организм, заключается в их специализации. Особенно отчетливо это проявляется на тканевом уровне организации высших растений и животных. Клетки каждой ткани ясно дифференцированы, т. е. приспособлены к выполнению какой-либо одной основной функции или немногих функций, что определяет и их структурные особенности. Более того, составляющие ткани растений и животных дифференцированные клетки, как правило, теряют способность к размножению. Они функционируют определенное время, а затем погибают. В большинстве тканей имеется некоторый запас способных к делению недифференцированных клеток. Они производят новые клетки, которые, пройдя определенный этап дифференциации, заменяют собой погибшие клетки данной ткани.

Клетки одноклеточных эукариот, помимо обычного набора органелл, обладают рядом специфичных структур обеспечивающих их существование как самостоятельных организмов. В составе тканей клетки дифференцированы к выполнению определенных функций. Эта специализация необратима и пополнение тканей новыми клетками происходит в результате деления и последующей специализации недифференцированных клеток.

Специфика клетки прокариот. Бактериальная клетка принципиально отличается от рассмотренных нами клеток эукариотических организмов. Различия эти касаются отнюдь не размеров, которые для большинства бактерий составляют 1–10 мкм. Это вполне сопоставимо с размерами некоторых типов клеток эукариот. А вот строение и связанные с этим особенности функционирования бактериальной клетки оказываются совершенно иными.

Прежде всего, у бактерий отсутствуют не только оформленное ядро, но и все остальные клеточные компартменты – основа структурно-функциональной организации клеток эукариот. Различия обнаруживаются даже в строении мембраны, окружающей клетку бактерий. Вещества попадают в бактерию и выводятся из нее только благодаря диффузии.

Надмембранные структуры бактерий формируют вокруг них жесткую клеточную стенку. Она обладает избирательной проницаемостью, через клеточную стенку проходят необходимые бактерии питательные вещества и выводятся конечные продукты обмена веществ. Поверх клеточной стенки бактерии формируют еще и слизистую капсулу , которая служит дополнительной защитой от неблагоприятных факторов среды, в том числе предохраняет от высыхания.

Рибосомы бактерий имеют несколько иной белковый состав, чем рибосомы клеток эукариот. Имеются различия и в рибосомных РНК. Важной отличительной чертой цитоплазмы бактерий служит и отсутствие в ней цитоскелета.

Некоторые бактерии снабжены жгутиком, который не имеет ничего общего ни по строению, ни по особенностям функционирования с одноименной структурой эукариот (подробнее см. в § 00).

Наконец, генетический аппарат бактерий, так называемый нуклеоид, представлен замкнутой в кольцо молекулой ДНК, которая свободно лежит в цитоплазме. Нуклеоид прикреплен к внутренней стороне бактериальной мембраны. Перед началом деления бактерии происходит репликация кольцевой ДНК и два образовавшихся нуклеоида «разъезжаются» по мембране в разные стороны. Затем мембрана и клеточная стенка впячиваются и перешнуровывают бактериальную клетку надвое. В каждой из образовавшихся клеток оказывается свой нуклеоид.

Клетки прокариот лишены оформленного ядра и клеточных компартментов. Их генетический аппарат (нуклеоид) представлен кольцевой молекулой ДНК, которая свободно лежит в цитоплазме и прикреплена одним из своих участков к внутренней стороне мембраны, окружающей бактерию.

Неклеточная форма жизни – вирусы. Впервые о существовании вирусов узнали в 1892 г., когда русский ботаник Д. И. Ивановский обнаружил, что заболевание табака, так называемую табачную мозаику, вызывает возбудитель, проходящий через бактериальные фильтры, т. е. он существенно по размеру меньше бактерий. Действительно, размеры большинства вирусов варьируют в пределах 15 – 300 нм. В простейшем случае вирус состоит из небольшой молекулы ДНК (ДНК-содержащие вирусы) или РНК (РНК-содержащие вирусы), окруженной защитной белковой оболочкой – капсидом.

Вирусная частица способна существовать длительное время и при широком диапазоне внешних условий. Однако самостоятельно воспроизводить себя вирусы не могут, поскольку не содержат тех структур и ферментов, которые обеспечивают процессы, связанные с репликацией нуклеиновых кислот и биосинтезом белков. Последовательность нуклеотидов ДНК или РНК вирусов кодирует только информацию о белках капсида и нескольких (далеко не всех!) ферментах, необходимых для репликации вирусной нуклеиновой кислоты.

Поэтому основная задача вируса – это попасть в клетку-хозяина. Процесс этот может происходить случайно, например, с жидкостью при пиноцитозе. Однако большинство вирусов способны распознавать именно те клетки, в которых они способны воспроизводиться.

Иной путь проникновения характерен для вирусов бактерий – бактериофагов. Мы уже отмечали в предыдущем разделе этого параграфа, что бактерии не способны ни к фагоцитозу, ни к пиноцитозу. Поэтому путь в бактериальную клетку внутри мембранного пузырька для бактериофагов закрыт. Капсид бактериофага устроен как своеобразный шприц, прокалывающий клеточную стенку и мембрану бактерий и впрыскивающий внутрь свою ДНК или РНК.

Вирус представляет собой молекулу ДНК или РНК, окруженную белковой оболочкой. Воспроизводство вирусов возможно только в клетках, где они используют имеющиеся клеточные системы для синтеза собственных белков и репликации своей ДНК или РНК. Вирусная ДНК способна встраиваться в геном хозяина, что может приводить к явлению горизонтального переноса генетической информации. При сравнении клеточных и неклеточных форм жизни вы убедились, что в Природе не существует не востребованных для функционирования биосферы структур. На разнообразии форм жизни основана устойчивость биоферы.

Какие чудеса открылись бы человеку,
будь его глаза способны разглядеть
очертания и движения мельчайших
частиц в крови и других жидкостях
организмов столь же отчетливо, как
очертания и движения самих живых
существ.
Дж. Локк

Чем различаются клетки животных и клетки растений? Каковы особенности организации и функционирования одноклеточных эукариот и клеток в составе многоклеточного организма? Как устроены клетки прокариот? Что представляют собой вирусы?

Урок-лекция

РАЗЛИЧИЯ В СТРОЕНИИ ЖИВОТНЫХ И РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК . Описание общего плана строения клетки эукариот в основном рассмотрено на примере животной клетки. Организация растительной клетки имеет некоторые свои специфические черты (рис. 44). Снаружи она одета клеточной стенкой, которая состоит из целлюлозы.

Рис. 44. Строение растительной клетки

Наличие плотной клеточной стенки препятствует образованию перетяжки при делении цитоплазмы клетки в телофазе митоза, как это было описано в § 32. Деление цитоплазмы на две части при митозе растительных клеток происходит путем формирования плазматической мембраны и клеточной стенки прямо внутри делящейся клетки - от центра к периферии.

В состав растительных клеток входят особые органеллы - пластиды . Они окружены не менее чем двумя мембранами, содержат короткую кольцевую ДНК, рибосомы и способны к самостоятельному делению. В функциональном отношении большинство разновидностей пластид так или иначе связаны с энергетикой клетки. В первую очередь это хлоропласты, в которых осуществляются реакции фотосинтеза.

Хлоропласты содержат хлорофилл, каротиноиды и необходимые для фотосинтеза белки. Хромопласты не содержат хлорофилла, но обогащены каротиноидами - желтыми, оранжевыми и красными пигментами, которые определяют окраску цветов, плодов и некоторых корнеплодов (морковь). И наконец, лейкопласты бесцветны. В некоторых из них может синтезироваться и накапливаться крахмал, в других - запасы жира и белка. Лейкопласты при определенных условиях могут превращаться в хлоропласты и хромопласты, а хлоропласты - в хромопласты. С последним процессом связано осеннее изменение окраски листьев.

Вспомним, что целлюлоза - это полисахарид, молекулы которого образуют тончайшие нити. Связь между соседними клетками у многоклеточных растений осуществляется благодаря тонким тяжам цитоплазмы, пронизывающим неуплотненные участки клеточной стенки.

В типичной растительной клетке имеется одна или несколько центральных вакуолей , которые при сильном развитии могут вытеснять все остальное содержимое клетки на периферию. Вакуоли окружены мембраной, а их внутреннее содержимое сильно варьирует в клетках разных типов. Это могут быть запасные питательные вещества (сахара, растворимые белки), растворы необходимых клетке солей, аминокислоты и др. В вакуоли же выводятся и вредные продукты, образующиеся в результате обмена веществ, например щавелевая кислота.

В вакуолях накапливаются и пигменты - антоцианы, которые могут придавать растениям широкий спектр оттенков - от розового до чернофиолетового.

Антоцианы обеспечивают голубую и красную окраску плодов (слива, вишня, виноград, брусника, земляника) и лепестков цветков (василек, герань, роза, пион). Кроме того, именно они окрашивают осенние листья в ярко-красный цвет.

Растительная клетка имеет принципиально то же строение, что и животная. Отличительной особенностью растительной клетки является наличие клеточной стенки, пластид и вакуолей.

КЛЕТКА КАК ОРГАНИЗМ И КЛЕТКА В СОСТАВЕ ОРГАНИЗМА . Вы уже знаете, что клетка может функционировать как самостоятельный организм или входить в состав многоклеточного организма или колонии. Во всех этих случаях клетки обладают специфическими чертами в своей организации. У одноклеточных эукариот имеются органеллы, которые необходимы им для самостоятельного существования и которые никогда не встречаются у клеток многоклеточных организмов. Это могут быть пигментные глазки, жгутики и реснички, клеточный рот (особый участок цитоплазмы, которым отдельные хищные простейшие захватывают добычу) и многое другое.

Основная черта клеток, формирующих многоклеточный организм, заключается в их специализации. Особенно отчетливо это проявляется на тканевом уровне организации высших растений и животных. Клетки каждой ткани строго дифференцированы, т. е. приспособлены к выполнению какой-либо одной основной функции или немногих функций, что определяет и их структурные особенности. Более того, такие клетки, как правило, теряют способность к размножению. Они функционируют определенное время, а затем погибают. В большинстве тканей имеется некоторый запас способных к делению недифференцированных клеток. Они производят новые клетки, которые, пройдя определенный этап дифференциации, заменяют собой погибшие клетки данной ткани.

Клетки одноклеточных эукариот, помимо обычного набора органелл, обладают рядом специфичных структур, обеспечивающих их существование как самостоятельных организмов. В составе тканей клетки приспособлены к выполнению определенных функций. Эта специализация необратима, и пополнение тканей новыми клетками происходит в результате деления и последующей специализации недифференцированных клеток.

СПЕЦИФИКА КЛЕТКИ ПРОКАРИОТ . Бактериальная клетка принципиально отличается от рассмотренных нами клеток эукариотических организмов. Различия эти касаются отнюдь не размеров, которые для большинства бактерий составляют 1 - 10 мкм. Это вполне сопоставимо с размерами некоторых типов клеток эукариот. А вот строение и связанные с этим особенности функционирования бактериальной клетки оказываются совершенно иными (рис. 45).

Рис. 45. Строение бактериальной клетки

Прежде всего у бактерий отсутствует не только оформленное ядро, но и все остальные органеллы. Различия обнаруживаются и в строении мембраны, окружающей клетку бактерии. Вещества попадают в бактерию и выводятся из нее только благодаря диффузии.

Надмембранные структуры бактерий формируют вокруг них жесткую клеточную стенку. Она обладает избирательной проницаемостью. Поверх клеточной стенки бактерии формируют еще и слизистую капсулу, которая служит дополнительной защитой от неблагоприятных факторов среды, в том числе предохраняет от высыхания. В цитоплазме бактерий отсутствует цитоскелет.

Некоторые бактерии снабжены жгутиком, который не имеет ничего общего ни по строению, ни по особенностям функционирования с одноименной структурой эукариот.

Наконец, генетический аппарат бактерий, так называемый нуклеоид, представлен замкнутой в кольцо молекулой ДНК, которая свободно лежит в цитоплазме. Нуклеоид прикреплен к внутренней стороне бактериальной мембраны. Перед началом деления бактерии происходит удвоение кольцевой ДНК, и два образовавшихся нуклеоида «разъезжаются» по мембране в разные стороны. Затем мембрана и клеточная стенка впячиваются и перешнуровывают бактериальную клетку надвое. В каждой из образовавшихся клеток оказывается свой нуклеоид.

Клетки прокариот лишены оформленного ядра и клеточных органелл. Снаружи бактерию окружают плотная клеточная стенка и капсула, у некоторых видов имеется жгутик. Генетический аппарат прокариот представлен кольцевой молекулой ДНК, репликация которой предшествует делению бактерии.

НЕКЛЕТОЧНАЯ ФОРМА ЖИЗНИ - ВИРУСЫ . Впервые о существовании вирусов узнали в 1892 г., когда русский ботаник Д. И. Ивановский обнаружил, что заболевание табака - табачную мозаику вызывает возбудитель, проходящий через бактериальные фильтры, т. е. он существенно меньше бактерий по размеру. Действительно, размеры большинства вирусов варьируют в пределах 15-300 нм. В простейшем случае вирус состоит из небольшой молекулы ДНК или РНК, окруженной защитной белковой оболочкой - капсидом (рис. 46).

Рис. 46. Строение вируса табачной мозаики: а - РНК; б - капсид

Вирус способен существовать длительное время и при широком диапазоне внешних условий. Однако самостоятельно воспроизводить себя вирусы не могут, поскольку не содержат тех структур и ферментов, которые обеспечивают процессы, связанные с репликацией нуклеиновых кислот и биосинтезом белков. Поэтому основная задача вируса - это попасть в клетку-хозяина. Процесс этот может происходить случайно, например с жидкостью при пиноцитозе. Однако большинство вирусов способны распознавать именно те клетки, в которых они могут воспроизводиться.

Оказавшись в клетке-хозяине, вирусная ДНК начинает реплицироваться.

С нее также считывается информация в виде мРНК, которая поступает на рибосомы, где и осуществляется синтез вирусных белков. В случае РНК-содержащих вирусов вирусная РНК многократно реплицируется и сама играет роль мРНК. По мере наработки белков капсида и нуклеиновых кислот вируса в цитоплазме клетки-хозяина происходит сборка вирусных частиц. Их накопление ведет к гибели клетки-хозяина, она разрывается, и вирусные частицы выходят во внешнюю среду.

Однако последовательность событий, следующих за проникновением вируса в клетку-хозяина, может быть и иной. Оказалось, что при определенных обстоятельствах ДНК вируса не приступает к репликации в цитоплазме клетки-хозяина, а встраивается в ее кольцевую ДНК (у бактерий) или в ДНК хромосом (у эукариот). Такая клетка с вирусной ДНК в геноме способна размножаться, причем в каждую дочернюю клетку попадает и ДНК вируса. Затем при каком-то внешнем воздействии (ультрафиолета или радиации) вирусная ДНК выходит из состава генома клетки-хозяина и приступает к производству вирусных частиц по описанной выше схеме.

Способность ДНК вирусов встраиваться в геном клетки имеет целый ряд серьезных последствий. Дело в том, что при выходе ДНК вируса из хромосомы или нуклеоида она может захватывать и прилежащие участки (гены) ДНК хозяина. Затем вместе с вирусной ДНК эти участки могут встраиваться в геном клеток другой особи (или даже особи другого вида), в которую проникнет вирус. Такой «горизонтальный» перенос генетического материала (в отличие от «вертикального» - от родителей детям) играет важную роль в эволюции организмов.

Вирусные ДНК и РНК могут нести онкогены - гены, которые при встраивании в геном клетки преобразуют ее в раковую. Кроме того, встраивание генетического материала вируса в ДНК клетки может провоцировать активацию некоторых ее собственных генов (протоонкогены), что также приводит к перерождению клетки и формированию опухоли.

Вирус представляет собой молекулу ДНК или РНК, окруженную белковой оболочкой. Воспроизводство вирусов возможно только в клетках-хозяевах. Вирусная ДНК способна встраиваться в геном хозяина, что может приводить к явлению горизонтального переноса генетической информации.

Многие вирусы и бактерии гибнут под воздействием ультрафиолетового излучения. Во время эпидемий, вызванных вирусами, полезно проводить кварцевание помещения. При отсутствии соответствующих приборов необходимо регулярно проветривать помещение и делать влажную уборку.

• Объясните различия в строении растительной и животной клеток.
• Почему скорость деления бактериальной клетки выше скорости деления клетки эукариот? Какова роль вирусов в биосфере?
• Почему в процессе эволюции клетки эукариот, а не прокариот заняли господствующее положение и дали начало огромному разнообразию форм жизни?

. В процессе исторического развития живые организмы освоили четыре среды обитания. Первая –водная. В воде жизнь зародилась и развивалась многие миллионы лет. Вторая- наземно-воздушная- на суше и в атмосфере возникли и бурно адаптировались к новым условиям растения и животные. Постепенно преобразуя верхний слой суши- литосферу, они создали третью среду обитания- почву, а сами стали четвёртой средой обитания.

Биосфера- оболочка нашей Земли, где обитают живые организмы, это совокупность всех биогеоценозов. Верхняя граница биосферы поднимается на высоту до 20 км (озоновый экран) и опускается до глубины 10-11км в Мировом океане. Предлагаю заслушать результаты ваших исследований в порядке появления данной среды обитания на Земле.

Скачать:

Предварительный просмотр:

О ткрытый урок в 9 классе на тему: «Многообразие форм живых организмов».

Цели урока:

Углубить знания о биосфере- оболочке, где обитают живые организмы;

Дать представление об условиях обитания организмов в почве, воде, в наземно-воздушной среде, в других организмах;

Развивать умение сравнивать условия жизни организмов, находить формы приспособленности организмов к этим условиям;

Воспитывать понимание необходимости исследования разнообразия форм жизни как следствия разнообразия условий существования на Земле.

Оборудование:

Аквариум с рыбками, моллюсками, водорослями;

Гербарии водорослей, растений различных экологических систем, коллекции моллюсков, насекомых и их личинок;

Проектор

Предварительная подготовка :

Перед уроком учащиеся получают задание провести исследования различных сред обитания организмов, выявить формы приспособленности к той или иной среде, составить презентацию.

Ход урока

1. Повторение изученного материала . (работа в группах)

Запи шите признаки и свойства живых организмов (обмен веществ, самовоспроизведение, саморегуляция, клеточное строение, раздражимость, приспособленность к среде обитания рост и развитие, эволюционное развитие).

Как вы знаете разделы биологии (анатомия,физиология, ботаника, зоология, бриология, альгеология, миология, микология,палеонтология, энтомология, орнитология, экология).

Распределите в порядке усложнения уровни организации живых организмов (молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный).

Заполните в таблиц е данные об условиях жизни организмов в той среде обитания, которую вы исследовали, используя слова: много,мало,нет.

Учитель. В процессе исторического развития живые организмы освоили четыре среды обитания. Первая –водная. В воде жизнь зародилась и развивалась многие миллионы лет. Вторая- наземно-воздушная- на суше и в атмосфере возникли и бурно адаптировались к новым условиям растения и животные. Постепенно преобразуя верхний слой суши- литосферу, они создали третью среду обитания- почву, а сами стали четвёртой средой обитания.

Биосфера- оболочка нашей Земли, где обитают живые организмы, это совокупность всех биогеоценозов. Верхняя граница биосферы поднимается на высоту до 20 км (озоновый экран) и опускается до глубины 10-11км в Мировом океане. Предлагаю заслушать результаты ваших исследований в порядке появления данной среды обитания на Земле.

Ученик. Гидросфера- водная оболочка Земли. Она составляет около 71% поверхности планеты, расположена между атмосферой и земной корой. Живые организмы, обитающие в воде, называются гидробионтами.

Живые организмы способны жить в плотной среде с малым количеством кислорода и света. Приэ том в водной среде нет резких перепадов температуры. Наибольшее количество организмов обитает на небольшой глубине, т.к. они получают больше тепла и света.

Организмы,населяющие толщу воды, называются планктоном. Организмы, обитающие на дне или прикреплённые ко дну, называются бентосом.

Водные организмы составляют 0,13% биомассы всех живых существ, обитающих на Земле.

Вывод: изучив условия водной среды обитания мы выяснили, что животные имеют следующие приспособления: обтекаемую форму тела, плавучесть, слизистые покровы тела, видоизменённые конечности, специальные органы дыхания-жабры, защитную окраску.

Учитель: послушаем про условия существования организмов в почве.

Ученик.

Наиболее сложными для существования являются условия литосферы- твёрдой оболочки Земли.

Плотные частицы, отсутствие света затрудняют передвижение организмов в поисках пищи. На поверхности литосферы располагается почва. Это плодородный слой, на котором обитают растения, он изменяется под воздействием атмосферы и организмов. Живые организмы распределяются в основном на глубине от 0 до 7 метров, но отдельные виды способны существовать на глубине до 100 метров. Верхняя часть литосферы состоит из осадочных пород. С почвой связана жизнь растений. В ней располагаются и укрепляются их корни. Из почвы они получают питательные вещества, растворённые в воде. В почве обитает большое количество животных, грибов, бактерий. Обитателей почвы называют эдафобионтами.

Ученик. Мы провели исследование жизни крота.

Кроты относятся к отряду насекомоядных млекопитающих. Они редко попадают к нам на глаза, обычно мы видим следы их работы- кучи рыхлой почвы, которые они выбрасывают, к огда строят свои многочисленные ходы-лабиринты.

Всё строение крота говорит о высокой приспособленности к жизни в почве.

Гладкая бархатистая и очень густая шерсть защищает крота от комочков почвы. Кроме того, шерстинки его покрова могут ложиться как вперёд. Так и назад. Это помогает быстро продвигаться по подземным ходам. Глаза крота очень малы и закрыты шерстинками. Особенности строения передних конечностей позволяет кроту подземное жилище. Плечо и предплечье короткие, а кисти большие, хорошо развиты. С помощью их он разгребает землю и быстро продвигается вперёд. Кротовина с жильём имеет округлую форму, выстлана сухой травой или мхом и находится вдали от туннелей, где животные охотятся. От гнезда крот прорывает выход, который закрывает травой. В случае опасности он быстро уходит по этому подземному коридору. Охотничьи туннели крота, где он собирает червей, жуков, личинок, достигают длины 20 метров. Есть среди подземных коридоров те, которые ведут к воде, она нужна кроту. К зиме кроты уходят на глубину, где почва не промерзает.

Вывод: изучив условия почвенной среды обитания мы выяснили, что животные имеют следующие приспособления для обитания в ней: вольковатая форма тела, малые размеры, прочные покровы тела, кожное дыхание, редукция органов зрения, копательные конечности с развитой мускулатурой.

Учитель. Теперь обратимся к наземно-воздушной среде обитания и её обитателям.

Ученик. В процессе эволюционного развития в связи с уменьшением количества воды на поверхности планеты и установлением более сухого климата организмы приобрели способность жить в наземно-воздушной среде при обилии воздух, недостатке воды и резких колебаниях температуры. Обитатели наземно-воздушной среды называются аэробионтами. Живые организмы способны подниматься на высоту более 10 км, а споры бактерий и грибов- до 20 км

Общий прирост биомассы планеты, т.е. продуктивность, приходится на долю растительных сообществ суши и составляет 92,2% общей массы всех живых организмов суши, на животных и микроорганизмы приходится только 0,8%. Аэробионтами являются следующие виды: лишайники, грибы, мхи, папоротники, хвощи, плауны, голосеменные растения, покрытосеменные растения. В животном мире аэробионтами являются следующие организмы: насекомые, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие.

Вывод: изучив условия наземно-воздушной среды обитания мы выяснили, что животные имеют следующие приспособления для обитания в ней: опорный скелет, механизмы терморегуляции, экономный расход воды, быстрые окислительно-восстановительные процессы, развиты органы усвоения атмосферного воздуха, крылья- видоизменённые передние конечности, конечности бегательного, прыгательного и др. типов, разные виды ротовых аппаратов: грызущие, колюще-сосущие, лижущие; защитная окраска тела.

Учитель. Есть ещё одна среда обитания- организменная. Послушаем о ней.

Характеристика среды

Организменная среда

животные

1.Плотность

высокая

Плоская, круглая форма тела

2.Освещённость

отсутствует

Нет суточных ритмов

3.Колебание температуры

слабые

Плохо развита нервная система

4.Количество воды

умеренно

5.Количество кислорода

нет

Анаэробы

Вывод: изучив условия организменной среды обитания мы выяснили, что животные имеют следующие приспособления для обитания в ней: упрощение всех органов, редукция некоторых из них, появление органов прикрепления, высокая плодовитость, сложные циклы развития со сменой хозяев.

2. Подведение итогов урока .

(учитель подводит итоги урока, выставляет оценки).

3. Домашнее задание .