Методические рекомендации для студентов по выполнению практических работ по дисциплине "Биология"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ

И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКИ

ЗАБАЙКАЛЬСКОГО КРАЯ

ГПОУ «Читинский политехнический колледж»

Красночикойский филиал

ОУДБ 07. Биология

Методические указания

по выполнению практических работ

для студентов профессии

23.01.03 Автомеханик

2016

Рассмотрено и одобрено на заседании ЦК общеобразовательного цикла «______»____________ 2016г. Протокол № ________ Председатель ЦК _________ Ф.И.О..

Автор: Тароева М.Н.– преподаватель Красночикойского филиала ГПОУ «Читинский политехнический колледж»

Методические рекомендации предназначены для обучающихся по профессиям 23.01.03 Автомеханик. Содержат задания согласно программе ОУДб 07. Биология

Введение

Методические указания по проведению практических работ разработаны согласно программы учебной дисциплины «Биология».

Данное пособие представляет собой руководство для проведения лабораторных работ по изучению основ цитологии, химического состава клетки, теории эволюции органического мира, генетики и экологии.

В практических работах определяются цели, формулируются задания и намечаются пути их выполнения для реализации этих целей. К теме каждой работы подобраны вопросы и задания для их осмысления обучающимися и совместного с преподавателем обсуждения.

Проведение предлагаемых в пособии лабораторных работ расширяет и углубляет тематику учебного эксперимента, что дает возможность не только повысить качество знаний обучающихся и их интерес к изучению биологии, но и развить индивидуальные способности студентов.

1. Перечень практических работ по дисциплине

ОУДб 07. Биология

Раздел 1. Учение о клетке– 1 час.

Тема 1.2. Строение и функции клетки- 1 час

Практическая работа №1

Наблюдение клеток растений и животных под микроскопом на готовых микропрепаратах, их описание - 1 час

Раздел 2. Организм. размножение и индивидуальное развитие организмов – 1 час

Тема 2.2. Индивидуальное развитие организма

Практическая работа №2

Выявление и описание признаков сходства зародышей человека и других позвоночных как доказательство их эволюционного родства.– 1 час

Раздел 3. Основы генетики и селекции.- 2 часа

Тема 3.1. Основы учения о наследственности и изменчивости

Практическая работа №3

Составление простейших схем моногибридного и дигибридного скрещивания– 1 час

Тема 3.2. Закономерности изменчивости

Практическая работа №4

Анализ фенотипической изменчивости. Выявление мутагенов в окружающей среде и косвенная оценка возможного их влияния на организм.- 1 час

Раздел 4. Происхождение и развития жизни на земле. Эволюционное учение -2 часа

Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле

Практическая работа №5

Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни.– 1 час

Тема 4.3. Микроэволюция и макроэволюция.

Практическая работа № 6

Описание особей одного вида по морфологическому критерию.– 2 часа

Раздел 5. Происхождение человека – 1час.

Тема 5.1. Антропогенез

Практическая работа № 7

Анализ и оценка различных гипотез происхождения человека. – 1 час.

Раздел 6. Основы экологии - 1 час.

Тема 6.1. Экология – наука о взаимоотношениях организмов между собой и окружающей средой

Практическая работа №8

Сравнительное описание одной из естественных природных систем и агроэкосистемы - 1 час.

2.Методические указания по выполнению практических работ

1. К выполнению практической работы необходимо приготовиться до начала занятия. Кроме описания работы в данном учебном пособии, используйте рекомендованную литературу и конспект лекций. К выполнению работы допускаются только подготовленные студенты.

2. При проведении эксперимента результаты измерений записывайте четко и кратко в заранее подготовленные таблицы.

3. Отчеты по практическим работам оформляются согласно требованиям ЕСКД и должны включать в себя следующие пункты:

• название лабораторной работы и ее цель;

• используемое оборудование;

• порядок выполнения лабораторной работы;

• далее пишется «Ход работы» и выполняются этапы практической работы, согласно выше приведенному порядку (записываются требуемые теоретические положения, результаты измерений, обработка результатов измерений, заполнение требуемых таблиц и графиков, по завершении работы делается вывод.

4. При подготовке к сдаче практической работы, необходимо ответить на предложенные контрольные вопросы.

5. Если отчет по работе не сдан во время (до выполнения следующей работы) по неуважительной причине, оценка за практическую работу снижается.

Критерии оценивания практических работ

Оценка «5». Работа выполнена в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности. Студент работает полностью самостоятельно: применяет необходимые для проведения практической работы теоретические знания, практические умения и навыки. Работа оформлена аккуратно, в наиболее оптимальной для фиксации результатов форме.

Оценка «4». Практическая работа выполнена студентом в полном объеме и самостоятельно. Допускаются отклонения от необходимой последовательности выполнения, не влияющие на правильность конечного результата. Студент использует указанные методические источники, таблицы и справочники. Работа показывает знание студентам основного теоретического материала и овладение умениями, необходимыми для самостоятельного выполнения работы. Могут быть неточности и небрежности в оформлении результатов работы.

Оценка «3». Практическая работа выполняется и оформляется студентами при помощи преподавателя. На выполнение работы затрачивается много времени (доработка работы внеурочное время). Студент показывает знания теоретического материала, но испытывает затруднение при самостоятельной работе с методическими источниками, таблицами и справочниками.

Оценка «2» выставляется в том случае, когда студент не подготовлен к выполнению этой работы. Полученные результаты не позволяют сделать правильных выводов и полностью расходятся с поставленной целью. Показываются плохие знания теоретического материала и отсутствие необходимых умений. Руководство и помощь со стороны преподавателя неэффективны по причине плохой подготовки.

3. Задания для практических работ

Раздел 1. Учение о клетке

Тема 1.2. Строение и функции клетки

Практическая работа №1

Тема: Наблюдение клеток растений и животных под микроскопом на готовых микропрепаратах, их описание

Цель занятия: сформировать умение находить особенности строения клеток различных организмов, распознавать и сравнивать органоиды растительных и животных под микроскопом, сравнивать их между собой.

Задание: рассмотреть под микроскопом растительную и животную клетки, описать их и сделать сравнительный анализ.

Теоретические основы

Растительные и животные клетки объединяются (вместе с грибами) в надцарство эукариот, а для клеток данного надцарства типично наличие мембранной оболочки, морфологически обособленного ядра и цитоплазмы, содержащей различные органоиды и включения.

По химическому составу микроорганизмы мало отличаются от других живых клеток.

• Вода составляет 75-85% , в ней растворены химические вещества.

• Сухое вещество 15-25%, в состав входят органические и минеральные соединения

Поступление в бактериальную клетку питательных веществ осуществляется  несколькими способами и зависит от концентрации веществ, величины молекул, рН среды, проницаемости мембран и др.       
По типу питания микроорганизмы делятся на:

• автотрофы – синтезируют все углеродсодержащие вещества из СО₂;

• гетеротрофы – в качестве источника углерода используют органические вещества;

• сапрофиты – питаются органическими веществами отмерших организмов;

• паразиты – живу за счет органических веществ живой клетки.

Общие признаки:

1. Единство структурных систем — цитоплазмы и ядра.

2. Сходство процессов обмена веществ и энергии.

3. Единство принципа наследственного кода.

4. Универсальное мембранное строение.

1. Единство химического состава.

1. Сходство процесса деления клеток.

Рис.1 Схема строения растительной, животной

Ход работы:

1. Рассмотрите готовые микропрепараты растительной и животной клеток под микроскопом Сопоставьте увиденное с изображением объектов на таблицах.

Зарисуйте клетки в тетрадях и обозначьте видимые в световой

микроскоп органоиды.______________________________________

2. Используя рисунки и текст учебника, заполнить таблицу, установив соответствие между органоидами клеток, их строением и выполняемыми функциями

Соответствие между органоидами клеток, их строением и функциями

Органоид	Строение	Функции
1. Наружная цитоплазматическая мембрана		Барьерная, транспортная, рецепторная (восприятие сигналов из окружающей среды)
2. Ядро		Регуляция функций в клетке, хранитель наследственной информации
3. Пластиды		Фотосинтез, окраска частей растения, запасающая
4. Митохондрии		Энергетические станции клетки, участвуют в процессах аэробного клеточного дыхания.
5. Гранулярная эндоплазматическая сеть		Синтез белка
6. Агранулярная эндоплазматическая сеть		Синтез углеводов и липидов
7. Рибосомы		Свободные рибосомы синтезируют белок, необходимый для жизнедеятельности клетки, прикрепленные – белок, выводящийся из клетки, белки мембран и лизосом.
8. Лизосомы		Внутриклеточное переваривание ВМС
9. Клеточный центр		Сборка микротрубочек
10. Жгутики, реснички		Движение
11. Вакуоль		Тургор, окрашивание клеток
12. Опорный аппарат (микротрубочки, микрофиламенты)		Опора
13. Комлекс Гольджи		Синтез полисахаридов, модификация олигосахаридов. Сборка мембран из веществ.
14. Клеточный центр		Сборка микротрубочек
15. Центриоли		Участвуют в образовании базальных телец ресничек и жгутиков и в образовании митотического веретена

Каждая ли клетка имеет все эти органоиды? Ответ прокомментируйте.

3. Заполнить таблицу и сделать вывод об отличительных особенностях различных видов клеток

Сходство и различия растительной, животной клеток

Части и органоиды клетки	Клетка растения	Клетка животного
1.Оболочка
2.Цитоплазма
3.Ядро
4.Настоящая вакуоль
5.Хлоропласты
6.Мезосомы
7.ЭПС
8.Митохондрии
9.Комплекс Гольджи
10.Рибосомы
11.Клеточный центр
12.Лизосомы
13.Реснички, жгутики
14.Хромосомы
15 Кольцевая ДНК

4. Составить рассказ «Сравнительная характеристика растительной и животной клеток», заполнив пропуски в тексте:

1.Любой живой организм состоит из…

2.Все многообразие клеток можно разделить на 2 группы по наличию оформленного ядра: … и …

3.Не имеют четко оформленного ядра …

4.Ядро содержится в клетках …

5.К прокариотам относятся… и …

6.К эукариотам относятся…, …, …

7.Растительная клетка покрыта…, а животная имеет …

8.Запасным веществом животной клетки является…

9.А растительные клетки запасают …

10.Оболочки растительных, животных и грибных клеток отличаются по содержанию основного вещества…

11.Оболочки растительных клеток содержат…, животных клеток - …, грибных -…

12.Единый план строения всех клеток свидетельствует об их … и

Вывод: ___________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Из чего состоит оболочка растительной клетки?

2. Из чего состоит оболочка животной клетки?

3. Какие органоиды есть только у растительной клетки?

4. Перечислите общие признаки растительной и животной клеток.

5. О чем свидетельствует единый план строения клеток?

Раздел 2. Организм. размножение и индивидуальное развитие организмов

Тема 2.2. Индивидуальное развитие организма

Практическая работа №2

Тема: Выявление и описание признаков сходства зародышей человека и других позвоночных как доказательство их эволюционного родства

Цель занятия: познакомиться с эмбриональными доказательствами эволюции органического мира

Задание: выявить черты сходства зародышей человека и других позвоночных

Теоретические основы

Образование половых клеток, гаметогенез сходен у всех многоклеточных организмов, и все организмы развивались из одной диплойдной клетки(зиготы) Это свидетельствует о единстве мира живых организмов. Блестящим доказательством служит сходство зародышей на ранних стадиях развития. Все они имеют хорду, потом позвоночник, жаберные щели одинаковые отделы тела (голову, туловище, хвост). Различия проявляются по мере развития. В начале зародыш приобретает черты характеризующие класс, затем отряд, род и наконец вид, такое последовательное расхождение признаков свидетельствует о происхождении хордовых от общего ствола, давшего в процессе эволюции несколько ветвей. Связь между индивидуальным и историческим развитием организма выразили немецкие ученые Геккель и Мюллер. Генетический закон. Во 2 половине 19 века Геккель и Мюллер установили закон онтогенеза и филогенеза, который получил название биогенетического закона. Индивидуальное развитие особи (онтогенез) кратко повторяет историческое развитие вида. Однако за короткий период индивидуального развития особь не может повторить все этапы эволюции, поэтому повторение происходит в сжатой форме с выпадением ряда этапов, кроме того эмбрионы имеют сходство не со взрослыми формами предков, а с их зародышами. Пример: У зародыша образуются жаберные щели и у млекопитающих и у рыб, но у рыб из них получаются жабры, а у млекопитающих другие органы. Биогеографическое доказательство.

У всех позвоночных животных наблюдается значительное сходство зародышей на ранних стадиях развития: форма тела, зачатки жабр, хвост, один круг кровообращения и т. д. (закон зародышевого сходстваК. Бэра). Однако по мере развития сходство между зародышами различных систематических групп постепенно стирается и начинают преобладать черты, свойственные таксонам более низкого порядка к которым они принадлежат. Таким образом, все хордовые животные произошли от единых предков.

Другой пример эмбриологических доказательств макроэволюции - происхождение из одних и тех же структур зародыша квадратной и суставной костей в челюстях у рептилий и молоточка и наковальни в среднем ухе у млекопитающих. Палеонтологические данные также подтверждают происхождение частей уха млекопитающих из костей челюсти рептилий.

Зародыши не только земноводных, но и всех без исключения позвоночных животных также имеют на ранних стадиях развития жаберные щели, двухкамерное сердце и другие признаки, характерные для рыб. Например, птичий зародыш в первые дни насиживания также представляет собой хвостатое рыбообразное существо с жаберными щелями. На этой стадии будущий птенец обнаруживает сходство и с низшими рыбами, и с личинками амфибий, и с ранними стадиями развития других позвоночных животных (в т.ч. и человека). На последующих стадиях развития зародыш птицы становится похожим на пресмыкающихся

Ход работы:

1.Прочитать текст «Эмбриологические доказательства макроэволюции» и выявить черты сходства зародышей человека и других позвоночных

2. Заполнить таблицу:

Черты сходства и отличия зародышей позвоночных на разных стадиях развития

Кому принадлежит зародыш	Наличие хвоста	Носовой вырост		Передние конечности		Воздушный пузырь
Первая стадия
рыба
саламандра
крыса
человек
Вторая стадия
рыба
саламандра
крыса
человек
			Третья стадия
рыба
саламандра
крыса
человек
Четвертая стадия
рыба
саламандра
крыса
человек

Вывод: _________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Какой период называют эмбриональным?

2. Перечислите стадии эмбрионального развития.

3. На каких стадиях развития онтогенеза и филогенеза проявляются сходства в строении зародышей, а где начинается дифференциация

4. О чем свидетельствуют сходства зародышей и их различия?

Раздел 3. Основы генетики и селекции.

Тема 3.1. Основы учения о наследственности и изменчивости

Практическая работа №3

Тема: Составление простейших схем моногибридного и дигибридного скрещивания

Цель занятия: учиться самостоятельно решать задачи на моно-, дигибридное скрещивание.

Задание: решить задачи, пользуясь предложенным алгоритмом.

Теоретические основы

Альтернативные признаки - взаимоисключающие, контрастные.

Анализирующее скрещивание – скрещивание особи неопределенного генотипа с особью, гомозиготной по рецессивным аллелям.

 Аутосома - любая парная хромосома, не относящаяся к половым хромосомам в диплоидных клетках. У человека диплоидный хромосомный набор (кариотип) представлен 22 парами хромосом (аутосом) и одной парой половых хромосом (гоносом).

Второй закон Менделя  (закон расщепления) -  при скрещивании двух гибридов первого поколения между собой среди их потомков – гибридов второго поколения - наблюдается расщепление: число особей с доминантным признаком относится к числу особей с рецессивным признаком как 3:1 ( расщепление по генотипу 1:2:1, по фенотипу 3:1).

Гамета - половая клетка растительного или животного организма, несущая один ген из аллельной пары.

 Ген- участок молекулы ДНК (в некоторых случаях РНК), в котором закодирована информация о биосинтезе одной полипептидной цепи с определенной аминокислотной последовательностью.

 Геном - совокупности генов, заключённых в гаплоидном наборе хромосом организмов одного биологического вида.

Генотип - совокупность генов, локализованных в гаплоидном наборе хромосом данного организма. В отличие от понятий генома и генофонда, характеризует особь, а не вид.

Гетерозиготные организмы – организмы, содержащие различные аллельные гены.

Гомозиготные организмы – организмы, содержащие два одинаковых аллельных гена.

Гомологичные хромосомы - парные хромосомы, одинаковые по форме, размерам и набору генов.

Дигибридное скрещивание - скрещивание организмов, отличающихся по двум признакам.

Закона Моргана (закон сцепления) – сцепленные гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно (сцепленно).

Закон чистоты гамет - при образовании гамет в каждую из них попадает только один из двух аллельных генов.

Кариотип - совокупность признаков (число, размеры, форма и т. д.) полного набора хромосом, присущая клеткам данного биологического вида (видовой кариотип), данного организма (индивидуальный кариотип) или линии (клона) клеток. Кариотипом иногда также называют и визуальное представление полного хромосомного набора (кариограммы).

Кодоминирование – вид взаимодействия аллельных генов, при котором в потомстве появляются  признаки  генов обоих родителей.

Комплементарное (дополнительное) взаимодействие генов – такое взаимодействие генов, в результате которого появляются  новые признаки.

Локус - участок хромосомы, в котором расположен ген.

Моногибридное скрещивание – скрещивание организмов, отличающихся по одному признаку (учитывается только один признак);

Неполное доминирование – неполное подавление доминантным геном рецессивного из аллельной пары. При этом возникают промежуточные признаки, и признак у гомозиготных особей будет не таким, как у гетерозиготных.

Первый закон Менделя  (закон единообразия гибридов первого поколения) -  при скрещивании родителей чистых линий, различающихся по одному контрастному признаку, все гибриды первого поколения окажутся единообразными и в них проявится признак только одного из родителей.

Плейотропность  (множественное действие гена) - это такое взаимодействие генов, при котором один ген, влияет сразу на несколько признаков.

Полимерия – дублирующие действия неаллельных генов в проявлении данного признака.

Полигибридное скрещивание - скрещивание организмов, отличающихся по нескольким признакам.

Сцепленное с полом наследование – наследование гена, расположенного в половой хромосоме.

Третий закон Менделя  (закон независимого наследования, комбинирования признаков) – каждая пара контрастных (альтернативных) признаков наследуется независимо друг от друга в ряду поколений; в результате среди гибридов второго поколения появляются потомки с новыми комбинациями признаков в соотношении 9 : З : З : 1.

Фенотип  -  совокупность всех внешних и внутренних признаков какого-либо организма.

Чистые линии – организмы, не скрещивающиеся с другими сортами, гомозиготные организмы.     

Эпистаз — это такое взаимодействие генов, когда один из них подавляет проявления другого, неаллельного ему.

Условные обозначения, принятые при решении генетических задач

символ  ♀ - женская особь  символ ♂ -  мужская особь  х - скрещивание А, В, С - гены, отвечающие за доминантный признак а, b, c - ген, отвечающий за  рецессивный признак Р - родительское поколение F1 -  первое поколение потомков  F2 -  второе поколение потомков  G – гаметы  Генотип F1 – генотип первого поколения потомков ХХ – половые хромосомы женской особи ХY - половые хромосомы мужской особи ХА – доминантный ген, локализованный в Х хромосоме Xa  –  рецессивный ген, локализованный в Х хромосоме Ph – фенотип Фенотип F1 – фенотип первого поколения потомков

Оформление генетических задач

Первым  принято записывать генотип женской особи, а затем – мужской (верная запись - ♀ААВВ  х  ♂аавв;  неверная запись - ♂аавв  х  ♀ААВВ).

Гены одной аллельной пары всегда пишутся рядом (верная запись – ♀ААВВ; неверная запись ♀АВАВ).

При записи генотипа , буквы, обозначающие признаки, всегда пишутся в алфавитном порядке, независимо, от того, какой признак – доминантный или рецессивный – они обозначают (верная запись - ♀ааВВ  ; неверная запись -♀ ВВаа).

Если известен только фенотип особи, то при записи её генотипа пишут лишь те гены, наличие которых бесспорно.  Ген, который невозможно определить по фенотипу, обозначают значком «_» (например, если жёлтая окраска (А) и гладкая форма  (В) семян гороха –  доминантные признаки, а зелёная окраска (а) и морщинистая форма (в) – рецессивные, то генотип особи с жёлтыми морщинистыми семенами записывают А_вв).

Под генотипом всегда пишут фенотип.

У особей определяют и записывают типы гамет, а не их количество:

               верная запись                                                      неверная запись

                     ♀ АА                                                                      ♀ АА

                          А                                                                         А      А

Фенотипы и типы  гамет пишутся строго под соответствующим    генотипом.

Записывается ход решения задачи с обоснованием каждого вывода  и полученных результатов.

При решении задач на ди- и полигибридное скрещивание для определения генотипов потомства рекомендуется пользоваться решёткой Пеннета. По вертикали записываются типы гаметы от материнской особи, а по горизонтали – отцовской. На пересечении столбца и горизонтальной линии записываются сочетание гамет, соответствующие генотипу образующейся дочерней особи.

Ход работы:

1. Заполнить пропуски в тексте:

1. Г. Мендель, скрещивая растения, отличающиеся по _________________, установил следующие закономерности: наследование признака определяется дискретными факторами - _______________. Если в потомстве проявляется признак только одного из родителей, то такой признак называется ________. Признак второго родителя, проявляющийся не в каждом поколении, называется _______________.

2. При скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (доминантной и рецессивной) и отличающихся друг от друга _____________

признаком, все ________________ поколение (F1) окажется _____________

И будет по фенотипу похоже на родителя с ______________ признаком. При скрещивании гибридов из F1 во втором поколении наблюдается ___________

В отношении ____________ по фенотипу и ___________ по генотипу.

2. Используя данный алгоритм, решите задачи:

1. Внимательно прочтите условие задачи.

2. Сделайте краткую запись условия задачи (что дано по условиям задачи).

3. Запишите генотипы и фенотипы скрещиваемых особей.

4. Определите и запишите типы гамет, которые образуют скрещиваемые особи.

5. Определите и запишите генотипы и фенотипы полученного от скрещивания потомства.

6. Проанализируйте результаты скрещивания. Для этого определите количество классов потомства по фенотипу и генотипу и запишите их в виде числового соотношения.

7. Запишите ответ на вопрос задачи.

Задача на моногибридное скрещивание

Задача №1

У человека ген длинных ресниц доминирует над геном коротких. Женщина с длинными ресницами, у отца которой были короткие ресницы, вышла замуж за мужчину с короткими ресницами. Ответьте на вопросы:

• Сколько типов гамет образуется, у женщины, мужчины ?

• Какова вероятность (в %) рождения в данной семье ребенка с длинными ресницами?

• Сколько разных генотипов, фенотипов может быть среди детей этой супружеской пары?

Задача на дигибридное скрещивание

Задача №2

У фигурной тыквы белая окраска плодов А доминирует над желтой а, а дисковидная форма В — над шаровидной b.

Ответьте на вопрос: как будет выглядеть F1 и F2 от скрещивания гомозиготной белой шаровидной тыквы с гомозиготной желтой дисковидной?

Выводы: __________________________________________________

__________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте 1-й закон Менделя.

2. Сформулируйте 2-й закон Менделя.

3. Сформулируйте 3-й закон Менделя.

4.Чем отличается понятие «генотип» от «геном»?

5.Чем отличается понятие «ген» от «генотип»?

6.Каким символом обозначают материнскую особь при решении генетических задач?

7.Что означает символ F2, принятый при решении генетических задач?

8.В каком порядке пишутся буквы, обозначающие признаки при оформлении генетических задач?

9.Именем какого ученого названа решетка, использующаяся при решении задач на ди- и полигибридное скрещивание для определения генотипов потомства?

10.Какая из записей является верной, ♀ааВВ или ♀аВаВ?

11.Генотип женской или мужской особи записывается первым при решении генетических задач?

Тема 3.2. Закономерности изменчивости

Практическая работа №4

Тема: Анализ фенотипической изменчивости. Выявление мутагенов в окружающей среде и косвенная оценка возможного их влияния на организм.

Цель занятия: ознакомиться с закономерностями фенотипической изменчивости, познакомиться с возможными источниками мутагенов в окружающей среде, оценить их влиянии на организм.

Задание: изучить материалы текстов и

Теоретические основы

Изменчивость – способность организма изменять свои признаки и свойства. Различают изменчивость фенотипическую (модификационную) и генотипическую, к которой относятся мутационная и комбинативная ( в результате гибридизации).

Норма реакции – пределы модификационной изменчивости данного признака.

Мутации – это изменения генотипа, вызванные структурными изменениями генов или хромосом.

Для возделывания того или иного сорта растений или разведения породы важно знать, как они реагируют на изменение состава и режима питания, на температурный, световой режимы и другие факторы.

Выявление генотипа через фенотип при этом носит случайный характер и зависит от конкретных условий среды. Но даже в этих случайных явлениях человек установил определённые закономерности, изучаемые статистикой. По данным статистического метода можно построить вариационный ряд – это ряд изменчивости данного признака, слагающегося из отдельных вариант (варианта – единичное выражение развития признака), вариационную кривую, т.е. графическое выражение изменчивости признака, отражающего размах вариации и частоту встречаемости отдельных вариант.

Для объективности характеристики изменчивости признака пользуются средней величиной, которую можно рассчитать по формуле:

∑ ( v р )

M = , где

n

M - средняя величина;

∑ - знак суммирования;

v - варианта;

р - частота встречаемости вариант;

n - общее число вариант вариационного ряда.

Этот метод (статистический) даёт возможность точно охарактеризовать изменчивость того или иного признака и широко используется для выяснения достоверности результатов наблюдений в самых различных исследованиях.

Экспериментальные исследования, проведенные в течение последних трех десятилетий, показали, что немалое число химических соединений обладает мутагенной активностью. Мутагены обнаружены среди лекарств, косметических средств, химических веществ, применяемых в сельском хозяйстве, промышленности; перечень их все время пополняется. Издаются справочники и каталоги мутагенов.

1. Мутагены производственной среды.

Химические вещества на производстве составляют наиболее обширную группу антропогенных факторов внешней среды. Наибольшее число исследований мутагенной активности веществ в клетках человека проведено для синтетических материалов и солей тяжелых металлов(свинца, цинка, кадмия, ртути, хрома, никеля, мышьяка, меди). Мутагены производственного окружения могут попадать в организм разными путями: через легкие, кожу, пищеварительный тракт. Следовательно, доза получаемого вещества зависит не только от концентрации его в воздухе или на рабочем месте, но и от соблюдения правил личной гигиены. Наибольшее внимание привлекли синтетические соединения, для которых выявлена способность индуцировать хромосомные аберрации (перестройки) и сестринские хроматидные обмены не только в организме человека. Такие соединения, как винилхлорид, хлоропрен, эпихлоргидрин, эпоксидные смолы и стирол, несомненно, оказывают мутагенное действие на соматические клетки. Органические растворители (бензол, ксилол, толуол), соединения, применяемые в производстве резиновых изделий индуцируют цитогенетические изменения, особенно у курящих людей. У женщин, работающих в шинном и резинотехническом производствах, повышена частота хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови. То же относится и к плодам 8-, 12-недельного срока беременности, полученным при медицинских абортах у таких работниц.

2. Химические вещества, применяемые в сельском хозяйстве.

Большинство пестицидов являются синтетическими органическими веществами. Практически используется около 600 пестицидов. Они циркулируют в биосфере, мигрируют в естественных трофических цепях, накапливаясь в некоторых биоценозах и сельскохозяйственных продуктах.

Очень важны прогнозирование и предупреждение мутагенной опасности химических средств защиты растений. Причем речь идет о повышении мутационного процесса не только у человека, но и в растительном и животном мире. Человек контактирует с химическими веществами при их производстве, при их применении на сельскохозяйственных работах, получает небольшие их количества с пищевыми продуктами, водой из окружающей среды.

3. Лекарственные препараты

Наиболее выраженным мутагенным действием обладают цитостатики и антиметаболиты, используемые для лечения онкологических заболеваний и как иммунодепрессанты. Мутагенной активностью обладает и ряд противоопухолевых антибиотиков (актиномицин Д, адриамицин, блеомицин и другие). Поскольку большинство пациентов, применяющих эти препараты, не имеют потомства, как показывают расчеты, генетический риск от этих препаратов для будущих поколений небольшой. Некоторые лекарственные вещества вызывают в культуре клеток человека хромосомные аберрации в дозах, соответствующих реальным, с которыми контактирует человек. В эту группу можно отнести противосудорожные препараты (барбитураты), психотропные (клозепин), гормональные (эстродиол, прогестерон, оральные контрацептивы), смеси для наркоза (хлоридин, хлорпропанамид). Эти препараты индуцируют (в 2-3 раза выше спонтанного уровня) хромосомные аберрации у людей, регулярно принимающих или контактирующих с ними.

В отличие от цитостатиков, нет уверенности, что препараты указанных групп действуют на зародышевые клетки. Некоторые препараты, например, ацетилсалициловая кислота и амидопирин повышают частоту хромосомных аберраций, но только при больших дозах, применяемых при лечении ревматических болезней. Существует группа препаратов, обладающих слабым мутагенным эффектом. Механизмы их действия на хромосомы неясны. К таким слабым мутагенам относят метилксантины (кофеин, теобромин, теофиллин, паракзантин, 1-, 3- и 7-метилксантины), психотропные средства (трифгорпромазин, мажептил, галоперидол), хлоралгидрат, антишистосомальные препараты (гикантон флюорат, мирацил О), бактерицидные и дезинфицирующие средства (трипофлавин, гексаметилен-тетрамин, этиленоксид, левамизол, резорцинол, фуросемид). Несмотря на их слабое мутагенное действие, из-за их широкого применения необходимо вести тщательные наблюдения за генетическими эффектами этих соединений. Это касается не только больных, но и медицинского персонала, использующего препараты для дезинфекции, стерилизации, наркоза. В связи с этим, нельзя принимать без совета с врачом незнакомые лекарственные препараты, особенно антибиотики, нельзя откладывать лечение хронических воспалительных заболеваний, это ослабляет ваш иммунитет и открывает дорогу мутагенам.

4. Компоненты пищи.

Мутагенная активность пищи, приготовленной разными способами, различных пищевых продуктов изучалась в опытах на микроорганизмах и в экспериментах на культуре лимфоцитов периферической крови. Слабыми мутагенными свойствами обладают такие пищевые добавки, как сахарин, производное нитрофурана АР-2 (консервант), краситель флоксин и др. К веществам пищи, обладающих мутагенной активностью, можно отнести нитрозамины, тяжелые металлы, микотоксины, алкалоиды, некоторые пищевые добавки, а также гетероциклические амины и аминоимидазоазарены, образующиеся в процессе кулинарной обработки мясных продуктов. В последнюю группу веществ входят так называемые пиролизатные мутагены, выделенные первоначально из жареных, богатых белками, продуктов. Содержание нитрозосоединений в продуктах питания довольно сильно варьирует и обусловлено, по-видимому, применением азотсодержащих удобрений, а также особенностями технологии приготовления пищи и использованием нитритов в качестве консервантов. Наличие в пище нитрозируемых соединений впервые было обнаружено в 1983 г. при изучении мутагенной активности соевого соуса и пасты из соевых бобов. Позже было показано наличие нитрозируемых предшественников в ряде свежих и маринованных овощей. Для образования мутагенных соединений в желудке из поступающих вместе с овощами и другими продуктами необходимо наличие нитрозирующего компонента, в качестве которого выступают нитриты и нитраты. Основной источник нитратов и нитритов – это пищевые продукты. Считают, что около 80% нитратов, поступающих в организм, – растительного происхождения. Из них около 70% содержится в овощах и картофеле, а 19% – в мясных продуктах. Немаловажным источником нитрита являются консервированные продукты. В организм человека постоянно вместе с пищей поступают предшественники мутагенных и канцерогенных нитрозосоединений.

Можно порекомендовать употреблять больше натуральных продуктов, избегать мясных консервов, копченостей, сладостей, соков и газированной воды с синтетическими красителями. Есть больше капусты, зелени, круп, хлеба с отрубями. Если есть признаки дисбактериоза - принимать бифидумбактерин, лактобактерин и другие препараты с "полезными" бактериями. Они обеспечат вам надежную защиту от мутагенов. Если не в порядке печень - регулярно пить желчегонные сборы.

5. Компоненты табачного дыма

Результаты эпидемиологических исследований показали, что в этиологии рака легкого наибольшее значение имеет курение. Было сделано заключение о том, что 70-95% случаев возникновения рака легкого связано с табачным дымом, который является канцерогеном. Относительный риск возникновения рака легкого зависит от количества выкуриваемых сигарет, однако продолжительность курения является более существенным фактором, чем количество ежедневно выкуриваемых сигарет. В настоящее время большое внимание уделяется изучению мутагенной активности табачного дыма и его компонентов, это связано с необходимостью реальной оценки генетической опасности табачного дыма.

Сигаретный дым в газовой фазе вызывал в лимфоцитах человека in vitro, митотические рекомбинации и мутации дыхательной недостаточности в дрожжах. Сигаретный дым и его конденсаты индуцировали рецессивные, сцепленные с полом, летальные мутации у дрозофилы. Таким образом, в исследованиях генетической активности табачного дыма были получены многочисленные данные о том, что табачный дым содержит генотоксичные соединения, способные индуцировать мутации в соматических клетках, что может привести к развитию опухолей, а также в половых клетках, что может быть причиной наследуемых дефектов.

6. Аэрозоли воздуха

Изучение мутагенности загрязнителей, содержащихся в задымленном (городском) и незадымленном (сельском) воздухе на лимфоцитах человека in vitro показало, что 1 м3 задымленного воздуха содержит больше мутагенных соединений, чем незадымленного. Кроме того, в задымленном воздухе обнаружены вещества, мутагенная активность которых зависит от метаболической активации. Мутагенная активность компонентов аэрозолей воздуха зависит от его химического состава. Основными источниками загрязнений воздуха являются автотранспорт и теплоэлектростанции, выбросы металлургических и нефтеперерабатывающих заводов. Экстракты загрязнителей воздуха вызывают хромосомные аберрации в культурах клеток человека и млекопитающих. Полученные к настоящему времени данные свидетельствуют о том, что аэрозоли воздуха, особенно в задымленных районах, представляют собой источники мутагенов, поступающих в организм человека через органы дыхания.

7. Мутагены в быту.

Большое внимание уделяют проверке на мутагенность красителей для волос. Многие компоненты красок вызывают мутации у микроорганизмов, а некоторые - в культуре лимфоцитов. Мутагенные вещества в продуктах питания, в средствах бытовой химии выявлять трудно из-за незначительных концентраций, с которыми контактирует человек в реальных условиях. Однако если они индуцируют мутации в зародышевых клетках, то это приведет со временем к заметным популяционным эффектам, поскольку каждый человек получает какую-то дозу пищевых и бытовых мутагенов. Было бы неправильно думать, что эта группа мутагенов появилась только сейчас. Очевидно, что мутагенные свойства пищи (например, афлатоксины) и бытовой среды (например, дым) были и на ранних стадиях развития современного человека. Однако в настоящее время в наш быт вводится много новых синтетических веществ, именно эти химические соединения должны быть безопасны. Человеческие популяции уже отягощены значительным грузом вредных мутаций. Поэтому было бы ошибкой устанавливать для генетических изменений какой-либо допустимый уровень, тем более что еще не ясен вопрос о последствиях популяционных изменений в результате повышения мутационного процесса. Для большинства химических мутагенов (если не для всех) отсутствует порог действия, можно полагать, что предельно допустимой «генетически-повреждающей» концентрации для химических мутагенов, как и дозы физических факторов, существовать не должно. В целом, нужно стараться меньше употреблять бытовой химии, с моющими средствами работать в перчатках. При оценке опасности мутагенеза, возникающего под влиянием факторов внешней среды, необходимо учитывать существование естественных антимутагенов (например, в пище). В эту группу входят метаболиты растений и микроорганизмов – алкалоиды, микотоксины, антибиотики, флавоноиды.

Ход работы:

1.Изучить предложенный текста и законспектировать материал по использованию статистического метода для анализа фенотипической изменчивости.

2. Составьте таблицу «Источники мутагенов в окружающей среде и их влияние на организм человека». Источники и примеры мутагенов в среде. Возможные последствия на организм человека

3. Используя текст, сделайте вывод о том насколько серьезно ваш организм подвергается воздействию мутагенов в окружающей среде и составьте рекомендации по уменьшению возможного влияния мутагенов на свой организм.

Выводы: __________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Дать определение модификации, изменчивости, наследственности, гену, мутации, норме реакции, вариационному ряду.

2. Перечислить виды изменчивости, мутаций. Привести примеры.

Раздел 4. Происхождение и развития жизни на земле. Эволюционное учение

Тема 4.1. Происхождение и начальные этапы развития жизни на Земле

Практическая работа №5

Тема: Анализ и оценка различных гипотез происхождения жизни

Цель занятия: сформировать представления о возникновении жизни на Земле, развивать умение обобщать, синтезировать полученные знания, умения работать с дополнительной литературой.

Задание: рассмотреть материалы различных гипотез о возникновении жизни на Земле,

Теоретические основы

При развитии взглядов о происхождении жизни возникла теории: (1) биогенез – «живое из живого»; (2) абиогенез – «живое от неживого», допускали самозарождение жизни. Борьба сторонников этих теорий – одна из увлекательных страниц в истории науки.

XVII век. Франческо Реди поставил опыт, доказывающий, что «живое от живого» возникает. Поместил гнилое мясо в закрытый горшок, на нем не произошло развития личинок мух. Противники считали, что это не произошло вследствие того, что не проходил воздух. Тогда Реди взял несколько сосудов открытых, а один прикрыл марлей, но так и не доказал, т.к. сторонники виталистического учения (от лат. Vita –«жизнь») считали, что в каждом организме есть «жизненная сила», после того как ее «вдохнуть» в неживое, возникает живое. Споры продолжались и в первой половине XIX века. Возможность самозарождения допускал и дед Чарльза Дарвина – Эразм

Дарвин. Спор разгорелся в 1859 году. Медик Пуше написал трактат о самозарождении организмов. В этом же году вышла книга «Происхождение видов» Дарвина и возник вопрос «Как возникла жизнь на Земле?». Французская академия выдвинула премию за

попытку осветить по-новому вопрос о зарождении жизни на Земле. Эту премию через 3 года получил в 1862 году Луи Пастер. По простоте опыт соперничал с опытом Франческо Реди. Это был удар по виталистическому учению. Возник афоризм «Все живое из живого!». Из неживого никогда и ни при каких условиях.

2. Определение понятию «жизнь» и выделение существенных признаков (свойств) живых систем. Ф. Энгельс дал классическое определение: «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка». Под белком Ф. Энгельс имел в виду структуры, содержащие белок, а не собственно белок.М. В. Волькенштейн: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».Жизнь есть форма движения материи более высокого уровня.

Жизнь – это комплекс свойств: обмен веществ, способность к росту, индивидуальному и историческому развитию, воспроизведению себе подобных, раздражимость и

подвижность.

3. Современные теории происхождения жизни на нашей планете исходят из положения о том, что происхождение и эволюция живого определяется химическим составом древней Земли. Поэтому сначала надо рассмотреть гипотезы происхождения нашей планеты. Существует множество гипотез, но наибольшее признание получила гипотеза, основы которой были заложены работами советского академика О. Ю. Шмидта в середине XX века.

1) Возникновение газопылевого облака после вспышки сверхновой звезды ~6 млрд. лет назад.

2) При t=1000°С на Земле происходили процессы аналогичные процессам в доменных печах.

3) Тяжелые металлы скапливались внизу и образовывали ядра планет, легкие всплывали наверх, образуя горные породы.

4) Летучие легкие вещества образовали первичную атмосферу из H₂, He, O₂, N₂, C и паров (H₂O, CH₄, CO₂, NH₃).

5) При t

4. Знания, полученные вследствие развития астрофизики, геохимии, биохимии, биофизики, молекулярной биологии позволили расширить исследования по проблеме возникновения жизни на Земле. Экспериментальное подтверждение получила

гипотеза А. И. Опарина. Основные положения гипотезы (1922г.)

1) Условия возникновения жизни на Земле (разогревание Земли, ускорение химических реакций, образование первичной атмосферы, своеобразие ее газового состава, охлаждение планеты, появление первобытного океана);

2) Абиогенный синтез простейших органических веществ из неорганических, используемые при этом источники энергии. Возможные источники энергии: молнии, УФИ, космические лучи, радиоактивные частицы, ударные волны от метеоритов, тепло от вулканов, гейзеров, горячих источников.

3) Образование белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот.

4) Образование коацерватов как обособление в растворе более

высокомолекулярных веществ в виде высококонцентрированного раствора.

5) Взаимодействие коацерватов с окружающей средой, сходство с живыми организмами: рост, питание, дыхание, обмен веществ, размножение.

6) Возникновение полинуклеотидов, способных воспроизводить себе подобных, -важный этап в становление живого.В 1955 году в Чикагском университете Юри и Миллер провели опыт, доказывающий, что первым шагом на Земле был абиогенный синтез органических веществ.Наряду со сторонниками этой гипотезы есть и противники. Одним из них является астроном Фред Хойл. Недавно он высказал мнение, что мысль о возникновении живого в результате описанных выше случайных взаимодействий молекул «столь же нелепа и неправдоподобна, как утверждение, что ураган, пронесшийся над мусорной свалкой, может привести к сборке «Боинга-747».*Самой трудной для гипотезы Опарина объяснить появление способности живых

систем к самовоспроизведению. Гипотезы по этому вопросу пока малоубедительны.

5. Гипотеза академика А. И. Опарина является наиболее разработанной и в значительной степени подтверждена экспериментально, однако наряду с ней исследуются и другие гипотезы. С. Аррениус и В. И. Вернадский считали, что жизнь

во Вселенной существует вечно и переносится космическими лучами с одной планеты на другую, пока что не встретит подходящих условий для своего развития. Другие считают, что жизнь возникла на других планетах раньше, а поэтому необходимо осуществлять поиск внеземных цивилизаций.Либих – сторонник теории «панспермии» (от греч. «пан» - общность), что планеты на планету метеоритами заносятся простейшие организмы или споры. Начало жизни от простых форм к сложным.

В настоящее время ученые Крик и Орчел считают, что Земля «засеяна» существами из других планетных систем с помощью ракет с контейнерами простейших организмов. Естественно, что заранее устанавливают, есть ли условия жизни. Разумеется, доказать и категорично опровергают невозможно. Возникает еще один вопрос: «Если жизнь возникла не на Земле, то как она возникла вне ее?» Известный астрофизик, член-корреспондент АН РФ И. С. Шкловский считает, что наша цивилизация является единственной в нашей Галактике или даже во всей

наблюдаемой части Вселенной. Этот вывод только подчеркивает необходимость особой ответственности человечества по сохранению нашей планеты как среды обитания жизни.

Несмотря на все сказанное выше, проблемы возникновения жизни остаются нерешенной, и при всех огромных успехах биохимия ответы на вопросы носят умозрительный характер. Гипотезы, которая могла бы стать «руководящей» и превратиться во всеобъемлющую теорию, пока еще нет. Подробности перехода от сложных неживых веществ к простым организмам покрыты тайной.

Ход работы:

1. Изучить разные гипотезы происхождения жизни на Земле

1. Теория биогенеза.

2. Теория абиогенеза.

3. Теория А. И. Опарина.

4. Теория панспермии.

5. Теория американских ученых Крика и Орчела

2. Заполнить таблицу:

Название теории	Основные положения теории

Выводы: __________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Какие гипотезы происхождения жизни на Земле существуют?

2. Каких гипотез происхождения жизни на Земле придерживались

Ученые 19 века?

3. В чем суть теории происхождения жизни на Земле Опарина?

4. Назовите современные гипотезы происхождения жизни на Земле.

5. Имеются ли научно обоснованные доказательства происхождения жизни на Земле в настоящее время?

6. Какой теории придерживаетесь вы лично? Почему?

Тема 4.3. Микроэволюция и макроэволюция.

Практическая работа № 6

Тема: Описание особей одного вида по морфологическому критерию

Цель занятия: усвоить понятие «морфологический критерий», закрепить умение составлять описательную характеристику растений.

Задание: опишите особи одного и двух разных видов по морфологическому критерию.

Теоретические основы

Понятие «Вид» был введён в 17 в. Д. Реем. К. Линней заложил основы систематики растений и животных, ввёл для обозначения вида бинарную номенклатуру. Все виды в природе подвергаются изменчивости и реально существуют в природе. На сегодняшний день описано несколько млн. видов, этот процесс продолжается и сейчас. Виды неравномерно распределены по всему земному шару.

Вид – группа особей, имеющих общие признаки строения, общее происхождение, свободно скрещивающиеся между собой, дающих плодовитое потомство и занимающих определённый ареал.

Часто перед биологами возникает вопрос: принадлежат ли данные особи к одному виду или нет? Для этого существуют строгие критерии.

Критерий – это признак, по которым один вид отличается от другого. Они же являются изолирующими механизмами, препятствующими скрещиванию, независимости, самостоятельности видов.

Видовые критерии, по которым мы отличаем один вид от другого, в совокупности обуславливают генетическую изоляцию видов, обеспечивая самостоятельность каждого вида и разнообразие их в природе. Поэтому изучение видовых критериев имеет определяющее значение для понимания механизмов процесса эволюции, происходящего на нашей планете.

Морфологический критерий был первый и долгое время единственный критерий, используемый для описания видов. Мы можем легко отличить по размерам и окраске оперения большого пестрого дятла от зеленого дятла, малого пестрого дятла и желны (черного дятла) и т. д.

Несмотря на удобство, этот критерий не всегда «работает». Им не воспользуешься для разграничения видов-двойников, практически не отличающихся морфологически. Таких видов много среди малярийных комаров, дрозофил, сиговых рыб. Даже у птиц 5% видов-двойников, а в одном ряду североамериканских сверчков их 17.

Использование одного только морфологического критерия может привести к ошибочным выводам. Так, К. Линней по особенностям внешнего строения отнес самца и самку утки кряквы к разным видам. Сибирские охотники по окраске меха лисиц выделили пять вариаций: сиводушки, огневки, крестовки, черно-бурые и черные. Во времена Линнея морфологический критерий был главным, так как считали, что существует одна типичная для вида форма.

Ход работы:

1. Рассмотрите растения сначала одного, а потом двух видов и опишите их по плану:

1) название растения

2) особенности корневой системы

3) особенности стебля

4) особенности листа

5) особенности цветка

6)особенности плода

2.Сравните растения описанных видов между собой, выявите черты их сходства и различия.

Выводы: __________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение понятиям «вид», «популяция», «критерии вида».

2. В чем суть морфологического критерия?

3. Какие дополнительные критерии используют учёные для определения вида?

4. Что препятствует скрещиванию видов между собой?

Раздел 5. Происхождение человека

Тема 5.1. Антропогенез

Практическая работа № 7

Тема: Анализ и оценка различных гипотез происхождения человека.

Цель занятия: знакомство с различными гипотезами происхождения человека.

Задание: познакомиться с многообразием гипотез происхождения человека.

Теоретические основы

Каждого человека, как только он начинал осознавать себя личностью, посещал вопрос «откуда мы взялись». Несмотря на то, что вопрос звучит весьма просто, единого ответа на него не существует. В связи с этим существует целый ряд различных теорий, объясняющих возникновения человека на Земле, но основные из них следующие:

1. Эволюционная теория;

2. Теория творения;

3. Теория внешнего вмешательства;

4. Теория пространственных аномалий.

Ход работы:

1. Используя различные источники, заполнить таблицу:

	Ф.И.О. ученого или философа	Представления о происхождении человека
1	Анаксимандр
2	Сократ
3	Геродот
4	Аристотель
5	К. Гален
6	К.Линней
7	И.Кант
8	А.Н.Радищев
9	А.Каверзнев
10	Ж.Б.Робине
11	Ж.Б.Ламарк.
12	Ч.Дарвин.
13	Ф. Энгельс

Выводы: __________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Какие взгляды на происхождение человека вам ближе всего? Почему?

Раздел 6. Основы экологии

Тема 6.1. Экология – наука о взаимоотношениях организмов между собой и окружающей средой

Практическая работа №8

Тема: Сравнительное описание одной из естественных природных систем и агроэкосистемы

Цель занятия: выявить черты сходства и различия естественных и искусственных экосистем.

Задание: сравнить биогеоценоз и агроценоз по различным критериям.

Теоретические основы

Агроэкосистемы или агроценозы.

Хозяйственная деятельность людей – мощный фактор преобразования природы. В результате этой деятельности формируются своеобразные биогеоценозы. К числу их можно отнести, например, агроценозы, представляющие собой искусственные биогеоценозы, возникающие в результате сельскохозяйственной деятельности человека. Примерами могут служить искусственно создаваемые луга, поля, пастбища. При создании таких биогеоценозов человек широко применяет разнообразные агроприемы: посев высокопродуктивных трав, мелиорацию (при избыточном увлажнении), внесение удобрений, различные способы обработки почв, иногда искусственное орошение и т.п. К числу создаваемых биогеоценозов можно отнести также парки, плодовые сады и ягодники, лесные насаждения и т.д.

При создании искусственных биогеоценозов необходимо полнее учитывать формы взаимоотношений, которые складываются в таких сообществах между их компонентами и почвой. Особенно важно учитывать свойства почвы, необходимость ее охраны от разрушения ветром и водой (эрозии), сохранения естественной структуры и целостности почвенного покрова и др.

Высокая численность растений одного вида на значительных площадях может привести к тому, что питающиеся этими растениями насекомые, которые в естественных биогеоценозах встречались редко, сильно размножатся и станут опасными вредителями возделываемых культур. Например, свекловичный долгоносик на естественных лугах питается немногочисленными видами растений семейства бурачниковых, не причиняя им большого вреда. Положение в корне изменилось, когда была введена в культуру сахарная свекла, занявшая огромные площади. «Безобидный» свекловичный долгоносик превратился в массового вредителя одной из важнейших сельскохозяйственных культур.

Создаваемые человеком искусственные биогеоценозы требуют неустанного внимания и активного вмешательства в их жизнь. При высокой агротехнике и учете взаимодействия компонентов агроценоза они могут быть высокопродуктивными, как например, искусственные луговые угодья, лесонасаждения и т.п.

Между естественными и искусственными биогеоценозами наряду со сходством существуют и различия, которые важно учитывать в хозяйственной деятельности человека.

Естественные биогеоценозы обычно слагаются из большого количества видов. Они представляют из себя экологические системы, которые складываются в природе под действием естественного отбора. Последний отметает все слабо приспособленные формы организмов. В результате складывается сложная, относительно стойкая экологическая система, способная к саморегуляции. В естественных биогеоценозах осуществляется круговорот веществ, в результате которого вещества, потребляемые растениями, возвращаются в почву.

В создаваемых человеком искусственных биогеоценозах – агроценозах – компоненты подбираются исходя из хозяйственной ценности. Здесь ведущий фактор не естественный, а искусственный отбор. Через искусственный отбор и другие агротехнические мероприятия человек стремится получить максимальную биологическую продуктивность (урожай). В искусственных биогеоценозах значительная часть питательных веществ выносится с урожаем из системы и естественный круговорот веществ не осуществляется. Наблюдается пониженное разнообразие входящих в агроценоз видов, т.к. обычно культивируют один или несколько видов (сортов) растений, что приводит к значительному обеднению видового состава животных, грибов, бактерий. В агроценозах наблюдается также пониженная способность культурных растений противостоять конкурентам и вредителям. Культурные виды так сильно изменены селекцией в пользу человека, что без его поддержки не могут выдержать борьбу за существование.

В естественных биогеоценозах источником энергии является Солнце. В агроценозах наряду с этим (естественным) источником энергии человек вносит удобрения, без которых высокая биологическая продуктивность не может быть реализована. Агроценозы поддерживаются человеком посредством больших затрат энергии (мускульной энергии людей и животных, работы сельскохозяйственных машин, связанной энергии удобрений, затрат на дополнительный полив и т. п.). Таким образом, они существуют и дают высокую биологическую продуктивность благодаря непрерывному вмешательству и поддержке человека, без участия которого они существовать не могут.

В агроценозах между его компонентами, также как и в естественных экосистемах, складываются разнообразные связи. Так, на пшеничном поле между пшеницей, сорняками, растительноядными насекомыми – вредителями, хищными и паразитическими насекомыми, нападающими на вредителей пшеницы, мелкими грызунами, которые питаются за счет растений, складываются сложные биологические связи. Эти взаимоотношения также в значительной части регулируются человеком в процессе хозяйственной деятельности.

Ход работы:

1. Прочитать текст.

2. Заполнить таблицу «Сравнение природной системы (биогеоценоза) и агроэкосистемы». Придумать еще 4 критерия сравнения.

Сравнение биогеоценоза и агроценоза.

Критерий	Биогеоценоз	Агроценоз
Источник энергии
Круговорот веществ
Устойчивость системы
Видовой состав
Пищевые цепи
Продуктивность
7.
8.
9.
10.

1. По критериям сравнения и рисункам сделайте краткую характеристику био - и агроценоза. Выявить черты сходства и различия, объяснить причины.

Вариант 1 сравнивает экосистемы пруда и сада, 2 вариант – аквариума и дубравы.

Экосистема пруда.

Экосистема аквариума.

Экосистема сада.

Экосистема дубравы.

Выводы: __________________________________________________

Контрольные вопросы:

Выберите ТРИ правильных ответа.

1. Сходство поля, засеянного овсом, и луга обусловлено:

А) небольшим числом видов

Б) наличием цепей питания

В) наличием продуцентов, консументов, редуцентов

Г) использованием солнечной энергии

Д) использованием дополнительных источников энергии

Е) замкнутым круговоротом веществ

2. В природной экосистеме, в отличие от искусственной:

А) длинные цепи питания

Б) продуценты изымаются из круговорота

В) небольшое число видов

Г) осуществляется саморегуляция

Д) замкнутый круговорот веществ

Е) используются дополнительные источники энергии наряду с солнечной

3.Установите соответствие между характеристикой биогеоценозов и их типами

Типы	Характеристики
Естественные (биоценозы) Агроценозы	А) создаются под действием естественного отбора Б) способны к саморегуляции В) численность одного или нескольких видов значительно превышает численность других Г) нуждаются в постоянном контроле со стороны человека Д) круговорот веществ осуществляется не полностью, часть вещества выносится Е) большое видовое разнообразие

Библиографический список

1. Беляев Д.К. Биология.Общая биология.10-11 классы:учеб. Для общеобразов. Учреждений: базовый уровень под ред. Д.К.Беляева, Г.М.Дышица-изд-во «Просвещение».-11-е изд.М.: Просвещение,2012.-204с.:ил.

2. Кравченко М.А. Биология: учебно-практический справочник-Ростов н/Д: Феникс,2014.-240с.:ил.

3. Садовниченко Ю.А.-М.:Эксмо, 2013 – 512с. –Универсальный справочник школьника.

Электронные ресурсы

1. http://biology.asvu.ru/ - Вся биология. Современная биология, статьи, новости, библиотека

2. http://biology.asvu.ru/ - Вся биология. Современная биология, статьи, новости, библиотека.

29