Lektsii_po_biologii_Chast_2_3_T_V_Viktorovoy

2

УДК 574/578 ББК 28.0

Б63

Лекции по биологии. В 2 кн. Ч. II и III. / Под ред. Т.В. Викторовой. - Уфа, Изд-во «ГОУ ВПО «БГМУ РОСЗДРАВА», 2012. - 252 с., ил.

Авторский коллектив:

Викторова Т.В. – заведующая кафедрой биологии Башмедуниверситета, заведующая лабораторией экологической генетики человека Института биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, доктор медицинских наук, профессор; Лукманова Г.И. – доцент кафедры биологии Башгосмедуниверситета, кандидат медицинских наук;

Белалова Г.В. – доцент кафедры биологии Башгосмедуниверситета, кандидат медицинских наук; Мусыргалина Ф.Ф. - доцент кафедры биологии Башгосмедуниверситета, кандидат

биологических наук; Бадретдинов М.А. - доцент кафедры биологии Башгосмедуниверситета, кандидат медицинских наук;

Кулгунина Г.И. – ассистент кафедры биологии Башгосмедуниверситета

Рецензенты:

Баянов М.Г. - профессор кафедры паразитологии Башкирского государственного университета, д.б.н.

Николенко А.Г. - заведующий лабораторией биохимии адаптивности насекомых ИБГ УНЦ РАН, д.б.н., профессор

Учебное пособие «Лекции по биологии» подготовлено в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по дисциплине «Биология» (2010 г.) и основано на обобщении опыта чтения лекций по биологии для студентов Башгосмедуниверситета.

Вторая часть пособия посвящена вопросам синэкологии и медицинской паразитологии. Здесь рассматриваются экологические аспекты паразитизма, а также отражены вопросы этиологии, патогенеза, диагностики и профилактики инвазионных заболеваний. Отмечены региональные особенности паразитарных инвазий, распространенных на территории Южного Урала и Республики Башкортостан.

В третьей части пособия раскрыты вопросы биологии индивидуального и исторического развития, филогенетических преобразований хордовых, эволюции биологических сообществ и антропогенеза. Основываясь на необходимости формирования у студентов врачебного мышления в краткой форме изложены проблемы гомеостаза, регенерации и биологических ритмов, показана важность этих процессов в формировании патологических состояний у человека.

Учебное пособие предназначено для обучения по дисциплине «Биология» студентов 1 курса медицинских ВУЗов.

Рекомендовано Учебно-методическим объединением по медицинскому и фармацевтическому образованию вузов России в качестве учебного пособия для студентов медицинских вузов (Москва, 15.12.2008)

3

СОДЕРЖАНИЕ ЧАСТИ II:

4

СОДЕРЖАНИЕ ЧАСТИ III:

5

ЧАСТЬ II. МЕДИЦИНСКАЯ ПАРАЗИТОЛОГИЯ.

ГЛАВА 1 ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ЭКОЛОГИИ. ВОПРОСЫ СИНЭКОЛОГИИ.

БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИЗНИ

Экология - наука о закономерностях взаимоотношений организмов между собой и с окружающей неживой природой. Ее задачей является сохранение структурной и функциональной целостности природы.

По поводу времени возникновения экологии как науки нет общего мнения. Само определение науки, термин «экология» были предложены Э.Геккелем в 1866 г. и его считают основателем этой науки.

Этапы развития науки экологии

I – зарождение и становление экологии как науки (60-е г. XIX в.), когда Э.Геккель осознал, то, что Ч.Дарвин называл «борьбой за существование», есть предмет изучения отдельной области биологии, и назвал ее экологией.

II– оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (до 50-х г. XX в.), когда накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой обитания.

III– превращение экологии в комплексную науку (60-е г. XX в.), включающую в себя разделы об охране окружающей среды.

В современной экологии выделяют следующие направления:

теоретическое (общая экология), прикладное и социальное.

Общая экология изучает взаимоотношения компонентов среды в экосистемах по уровням биологической организации (организменный, популяционный, биоценотический, биосферный). Объектами ее изучения являются особи, популяции, сообщества, поэтому соответственно различают разделы общей экологии:

аутэкология - изучает физиологию и поведение особей в естественных условиях обитания, адаптацию особей к факторам окружающей

рождаемость, смертность, миграции, внутривидовые отношения в популяциях (популяционно-видовой уровень);

экосистемная экология (синэкология) - изучает межвидовые

6

отношения, закономерности распределения живых организмов в пространстве, потоки энергии и круговороты веществ, происходящие при участии сообществ живых организмов (биоценотический и биосферный уровни).

В литературе встречаются и другие классификации экологии. Например, по конкретным объектам изучения:

экология болота, пруда, долины и т.д.

экология человека, растений, животных, микроорганизмов инженерная, сельскохозяйственная, космическая и т.д.

Основные методы экологии - это полевые наблюдения, эксперименты и моделирование экологических систем.

Экологическая система представляет собой совокупность живых и неживых элементов, связанных непрерывным обменом веществ, на определенной территории. Термин экосистема предложен А. Тенсли в 1935. Экосистемы состоят из организмов (биоценозы) и среды обитания – косной (атмосфера) и биокосной (почва, водоем …).

Биоценоз - это исторически сложившееся сообщество совместно обитающих на одной территории популяций разных видов. Биотоп - это относительно однородные участки территории суши или водоема, заселенных сообществом организмов. Биоценозы характеризуются видовым разнообразием, численностью, плотностью и биомассой популяций. Чтобы подчеркнуть приуроченность живых организмов к определенной территории, экосистему академик В.Н. Сукачев предложил называть биогеоценозом. Биогеоценоз - это динамическое и устойчивое сообщество растений, животных и микроорганизмов, находящееся в постоянном взаимодействии с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Биогеоценозы могут быть разных размеров. Примером биогеоценоза может быть нора мыши, аквариум, пенек, пруд, озеро (рис. 1.1), тайга. Основные функции биогеоценоза - аккумуляция и перераспределение энергии, круговорот веществ.

Главное свойство экосистем - их способность к саморегуляции, т.е. способность к восстановлению после воздействия каких-либо природных или антропогенных факторов. Под действием более интенсивных факторов может произойти сукцессия т.е. смена одного сообщества на другое (рис. 1.2).

7

8

Основные компоненты сообщества (рис. 1.3): продуценты (образователи органического вещества - растения), консументы (потребители органического вещества – животные) и редуценты (разрушители органического вещества до неорганического - бактерии).

Популяции составляют видовое многообразие биоценоза, где каждая популяция занимает определенное место. Распределение в пространстве определяется взаимоотношениями между особями и пищевыми потребностями. Следовательно, популяции имеют свои участки для жизни. Их называют экологическими нишами (рис. 1.4). Экологическая ниша – условия среды, в которых популяция может существовать, минимально конкурируя с другими видами организмов за источник энергии.

Ряд взаимосвязанных видов, из которых каждый предыдущий служит пищей последующему, носит название цепи питания. Например, растение - насекомое - насекомоядная птица - хищная птица. Каждая цепь состоит не более чем из 3-6 уровней. Закономерно, что количество особей, включенных в цепь, последовательно уменьшается, и численность жертв значительно больше их потребителей (происходит потому, что в каждом звене цепи происходит потеря энергии). Эта закономерность носит название правило экологической пирамиды. Основанием пирамиды служит уровень продуцентов, а последующие уровни питания образуют этажи и вершину. Известны три основных типа экологических пирамид: 1) пирамида чисел - отображает количество особей, 2) пирамида биомассы – отображает массу живого вещества (рис.1.5). 3) пирамида энергии – отражает законы расходования энергии в трофических цепях (рис. 1.5).

Все, что окружает сообщество и воздействует на него, называют - средой обитания. Ее элементами являются другие особи и факторы неживой природы. Приспособление организма к среде обитания называется адаптацией. Основные адаптации организмов к внешней среде наследственно обусловлены, они формировались историко-эволюционным путем. Наиболее благоприятные для жизнедеятельности, роста и размножения условия среды называются оптимальными (например, оптимальной для развития яиц аскариды является температура +25, чем ниже температура, тем дольше созревают яйца).

9

Консумент 3 порядка

солнце

Хищные птицы

Консумент 2 порядка

Грызуны Консумент 1 порядка

Насекомые

продуцент

Трава

Рис. 1.3. Экологическая система. Практически вся энергия поступает на Землю в виде солнечного излучения. Растения – продуценты получают энергию от солнца (I уровень), консументы питаются растениями (2 уровень), а продукты их жизнедеятельности служат пищей редуцентам (бактерии, грибы).

10

Компоненты среды, способные оказывать влияние на организмы называют экологическими факторами. Фактор среды, наиболее сильно влияющий на популяцию и определяющий рост его численности, называется ограничивающим (рис. 1.6) или лимитирующим. Например, из всех минеральных элементов только бор является лимитирующим для ржи. Поиск лимитирующих факторов - важная задача многих исследований.

По отношению к действию любого фактора среды, вид особей обладает определенным диапазоном устойчивости - толерантности (закон В.Шелфорда). Например, некий организм способен существовать при температуре от минус 5 до плюс 25 градусов, т.е. диапазон его толерантности лежит в пределах этих температур. Организмы, которые способны выдерживать широкий диапазон условий среды называются эврибионтными, узкий - стенобионтными.

Все экологические факторы делятся на абиотические, биотические и антропогенные.

Абиотические факторы

К абиотическим относятся факторы неорганической природы (физические, химические). Например: температура, влажность, свет, кислотность почвы и другие.

Температура влияет на скорость физических и химических процессов, идущих в живых организмах. Большинство животных являются пойкилотермными, т.е. температура их тела зависит от температуры окружающей среды. Животные, имеющие постоянную температуру тела, называются гомойотермными (млекопитающие +36-37°, птицы +40°). К изменениям температуры организмы способны адаптироваться. Различают биохимические, физиологические, морфологические, поведенческие адаптации. К биохимическим - относится перестройка процессов метаболизма, например, накопление углеводов, повышающих морозоустойчивость в клетках растений осенью. К физиологическим адаптациям относится способность к терморегуляции, т.е. регуляции теплоотдачи. Например, способность животных к потоотделению. К морфологическим - относится изменение формы. Например, (согласно правилу Бергмана) при продвижении на север средние размеры тела теплокровных животных увеличиваются.

Свет - это первичный источник энергии. Почти вся энергия поступает