1.Биология, основные разделы. Проблемы, задачи и методы исследований. Использование знаний по
биологии в товароведении.
Биология – наука о живых организмах. Многообразие живой природы настолько велико,
что современная биология представляет собой комплекс наук (биологические
науки), которые значительно отличаются друг от друга. При этом каждая имеет
собственный предмет изучения, методы цели и задачи. В комплекс таких
биологических наук входят:
- вирусология (наука о вирусах);
- микробиология (наука о микроорганизмах);
- микология (наука о грибах);
- ботаника или фитология (наука о растениях);
- зоология (наука о животных);
- антропология (наука о человеке);
- цитология (наука о клетках);
- гистология (наука о тканях);
- анатомия (наука о внутреннем строении);
- морфология (наука о внешнем строении);
- физиология (наука о жизнедеятельности целостного организма
и его частей);
- генетика (наука о законах наследственности и изменчивости
организмов и методах управления ими);
- экология (наука об отношениях живых организмов между собой
и окружающей их средой);
- теория эволюции (наука об историческом развитии живой
природы);
- палеонтология (наука о развитии жизни в прошлые
геологические времена);
- биохимия (наука о химических веществах и процессах в живых
организмах);
- биофизика (наука о физических и физико-химических явлениях
в живых организмах);
В настоящее время человек активно пользуется совокупностью
промышленных методов, которые называет биотехнологиями. Использование
биотехнологий позволяет производить ценные для человека продукты таких как,
аминокислоты, белки, витамины, ферменты, антибиотики, гормоны и т.д.[1]
Биология принадлежит к комплексу естественных наук, то есть
наук о природе. Она тесно связана с фундаментальными науками (математикой,
физикой, химией), естественными (геологией, географией, почвоведением),
общественными (психологией, социологией), прикладными (биотехнологией,
растениеводством, охраной природы).
Биологические знания используются в пищевой промышленности,
фармакологии, сельском хозяйстве. Биология является теоретической основой таких
наук как, медицина, психология, социология. Достижения биологии должны
использоваться при решении глобальных проблем современности: взаимоотношения
общества с окружающей средой, рационального природопользования и охраны
природы, продовольственного обеспечения.
При достижении поставленных задач в биологии используют
такие методы исследований как:
- метод наблюдения и описания (заключается в сборе и
описании фактов);
- сравнительный метод (заключается в анализе сходства и
различий изучаемых объектов);
- исторический метод (изучает ход развития исследуемого
объекта);
- метод эксперимента (позволяет изучать явления природы в
заданных условиях);
- метод моделирования (позволяет сложные природные явления
описывать относительно простыми моделями).
2. Регуляция роста и развития. Роль гормонов в жизни растений и
животных.
Организм – это любое живое существо. Он отличается от
неживой природы клеточной организацией и обменом веществ, обеспечивающим
гомеостаз организма – самовозобновление и поддержание
постоянства его внутренней среды. Живым организмам присущи движение,
раздражимость, рост, развитие, размножение и наследственность, а также
приспособляемость к условиям существования – адаптация.
С абиотической (неживой)
организм взаимодействует как целостная система, включающая в себя все
более низкие уровни биологической организации. При обмене веществ, или
метаболизме, в нем происходит множество химических реакций в виде дыхания –
реакция окисления углерода, или фотосинтеза – зелеными растениями связывается
лучистая энергия солнца и используется диоксид углерода и вода для генерации
органического вещества (выделяется кислород и образуется в зеленом растении глюкоза).
Ночью растение дышит, поглощая кислород и выделяя диоксид углерода, а днем –
наоборот: выделяется кислород и поглощается диоксид углерода. Некоторые
бактерии используют в качестве окислителя не кислород, а серу. Такой процесс
называется хемосинтезом.[2]
Обмен веществ в организме происходит только при участии макромолекулярных
макромолекулярных веществ – ферментов, выполняющих
роль катализаторов. Фермент контролирует биохимическую реакцию, а сам он
контролируется соответствующим геном. Изменение гена, мутация, приводит к
изменению ферментов и, следовательно, биохимической реакции, управляемой этим
ферментом, а в случае его полного отсутствия биохимическая реакция вообще
выпадает из метаболизма.
Регулировать процессы метаболизма ферментам помогают
витамины – вещества, необходимые для обмена веществ всех организмов. Отсутствие
витаминов ведет к болезням. Для метаболических процессов необходимы также
особые химические вещества – гормоны, которые вырабатываются в различных
органах и доставляются в другие места организма током крови или диффузионно и помогают нервной системе животных и человека.
Метаболические процессы протекают в течение всего периода
индивидуального развития организма, т.е. в онтогенезе – совокупности
последовательных морфологических, физиологических и биохимических
преобразований, предоставляемых организмом за весь период жизни. Онтогенез
включает рост организма и его функциональную клеточную дифференциацию. Животные
в онтогенезе проходят ряд стадий своего развития: зародышевую, послезародышевую
и взрослого организма. Зародышевая заканчивается выходом зародыша и яйцевых
оболочек, а у живородящих – рождением. Важное экологическое значение для
животных имеет послезародышевая стадия развития, протекающая по типу прямого
развития или по типу метаморфоза (с личиночной стадией). У ряда насекомых
личиночная стадия позволяет пережить неблагоприятный период года (низкие
температуры, засухи и др.).
В онтогенезе растений различают рост, развитие (формирование
взрослого организма) и строение (ослабление биофункций
и смерть).
Процессы и явления, происходящие на онтогенетическом уровне,
- это необходимое и весьма существенное звено функционирования всего живого. Но
они могут быть нарушены на любой стадии действием химического, светового или
теплового загрязнения среды и привести к появлению уродов или даже к гибели индивидов
на послеродовой стадии онтогенеза.
Современный онтогенез организмов сложился в течение
длительной эволюции, в результате их исторического развития – филогенеза. Для
целей экологии реконструкция эволюционных преобразований организмов. В
известной мере это может сделать, опираясь на биогенетический закон,
сформулированный Э.Геккелем, который и ввел термин «филогенез»: онтогенез
всякого организма есть краткое и сжатое повторение филогенеза данного вида.
Другими словами, в утробе матери, а затем, появившись на свет, индивид в своем
развитии повторяет в сокращенном виде историческое развитие своего вида.
3.Понятие экологии. Виды взаимодействия между организмами.
Экология – наука о взаимоотношениях живых организмов между
собой и со средой их обитания.
Экология возникла как часть биологии. В настоящее время
экология распалась на ряд научных дисциплин, часто далеких от первоначального
ее понимания. В узком смысле экология (биоэкология) является
одной из биологических наук, изучающих отношение организмов (особей, популяций,
сообществ) между собой и окружающей средой. Предметом изучения биоэкологии (общей экологии) являются объекты
организменного, популяционно-видового, биоценотического и биосферного уровней
организации в их взаимодействии с окружающей средой. В связи с этим выделяют
следующие разделы экологии: экология особей (аутэкология, факториальная
экология), экология популяций (демэкология,
популяционная экология), экология сообществ (синэкология). С биоэкологией тесно связано учение о биосфере. Задачи биоэкологии – изучение двухсторонних связей в системах
организм – среда, популяция – среда, сообщество – среда, а также связей между
особями в популяции и популяциями в сообществе. С другой стороны, часто
выделяют биологию прокариот, грибов, растений, животных, человека.
В широком смысле экология (глобальная экология) –
комплексная (междисциплинарная) наука, синтезирующая данные естественных и
общественных наук о природе и взаимодействии природы и общества. Задачи
глобальной экологии – изучение законов взаимодействия природы и общества и
оптимизация этого взаимодействия.[3]
Экология является теоретическим фундаментом рационального
природопользования и охраны природы.
Перед тем как перейти к рассмотрению вопроса о видах
взаимодействия между организмами необходимо помнить что, среда обитания это
часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них определенное
воздействие. На нашей планете живые организмы освоили четыре среды обитания:
водную, наземно–воздушную, почвенную, и
организменную. Водная среда была первой. Затем живые организмы освоили
наземно-воздушную среду, создали и заселили почву. Под почвенной средой обитания подразумевают
не только собственно почву, но и горные породы поверхностной части литосферы.
Организменную среду освоили паразиты и симбионты. [4]
Живые организмы определенным образом связаны друг с другом.
Различают следующие типы связей между видами: трофические (возникает между
видами, когда один вид питается другим), топические (проявляются в изменении
одним видом условий обитания другого вида), форические
(возникает, когда один вид участвует в распространение другого вида), фабрические (один вид использует для своих сооружений
продукты выделения, мертвые остатки или даже живых особей другого вида).
Воздействие одного вида на другой может быть положительным,
отрицательным и нейтральным. При этом возможны разные комбинации типов
взаимодействия. Различают нейтрализм, протокооперацию,
мутуализм, комменсализм, хищничество, паразитизм, конкуренцию, аменсализм.
Нейтрализм - сожительство двух видов на одной территории, не
имеющее для них ни положительных, ни отрицательных последствий. Например, белки
и лоси не оказываю друг на друга значительных воздействий.
Протокооперация – взаимовыгодное,
но не обязательное сосуществование организмов, пользу из которого извлекают все
участники. Например, раки-отшельники и актинии. На раковине рака может
поселяться коралловый полип актиния, который имеет стрекательные клетки,
выделяющие яд. Актиния защищает рака от хищных рыб, а рак-отшельник, перемещаясь,
способствует распространению актиний и увеличению их кормового пространства.
Мутуализм – взаимовыгодное сожительство, когда один из
партнеров, либо оба не могут существовать без сожителя. Например, травоядные
копытные и целлюлозоразрушающие бактерии. Целлюлозоразрушающие бактерии обитают в желудке и кишечнике
травоядных копытных. Они продуцируют ферменты, расщепляющие целлюлозу, поэтому
обязательно нужны травоядным, у которых таких ферментов нет. Травоядные
копытные со своей стороны предоставляют бактериям питательные вещества и среду
обитания с оптимальной температурой, влажностью и т.д.
Комменсализм – взаимоотношения, при которых один из
партнеров получает пользу от сожительства, а другому присутствие первого
безразлично. Различают две формы комменсализма: синойкия
(квартирантство) и трофобиоз (нахлебничество).
Примером синойкии являются взаимоотношения некоторых
актиний и тропических рыбок. Тропические рыбки укрываются от нападения хищников
среди щупалец актиний, которые имеют стрекательные клетки. Примером трофибиоза служат взаимоотношения крупных хищников и
падальщиков. Падальщики, например гиены, грифы,
шакалы, питаются останками жертв, убитых и частично съеденных крупными
хищниками – львами.
Хищничество – взаимоотношения, при которых один из
участников (хищник) умерщвляет другого (жертва) и использует его в качестве
пищи. Например, волки и зайцы. Состояние популяции хищника тесно связано с
состоянием популяции жертв. Однако при сокращении численности популяция одного
вида жертв, хищник переключается на другой вид. Например, волки могут
использовать в качестве пищи зайцев, мышей, кабанов, косуль, лягушек, насекомых
и т.д. Частным случаем хищничества является каннибализм – умерщвление и
поедание себе подобных. Встречается, например, у крыс, бурых медведей,
человека.
Паразитизм – взаимоотношения, при которых паразит не убивает
своего хозяина, а длительное время использует его как среду обитания и источник
пищи. К паразитам относятся: вирусы, патогенные бактерии, грибы, простейшие,
паразитические черви и др. Выделяют два вида паразитов облигатные и
факультативные. Облигатные ведут исключительно паразитический образ жизни и вне
организма хозяина погибают либо находятся вне активном состоянии (вирусы).
Факультативные также ведут паразитический образ жизни, но могут нормально жить
во внешней среде, вне организма хозяина (патогенные грибы и бактерии).
Конкуренция – взаимоотношения, при которых организмы
соперничают друг с другом за одни и те же ресурсы внешней среды при недостатке
последних. Организмы могут конкурировать за пищевые ресурсы, полового партнера,
убежище, свет и т.д. Различают прямую и косвенную межвидовую и внутривидовую
конкуренции. Косвенная – потребление ресурсов среды, необходимых обоим видам.
Прямая – подавление одного вида другим. Внутривидовая – соперничество между
особями одного вида. Межвидовая – между особями разных видов.
Аменсализм – взаимоотношения, при
которых один организм воздействует на другой и подавляет его жизнедеятельность,
а сам не испытывает никаких отрицательных влияний со стороны подавляемого.
Например, ель и растения нижнего яруса. Плотная крона ели препятствует
проникновению солнечных лучей под полог леса и подавляет развитие растений
нижнего яруса. Частным случаем аменсализма является
аллелопатия (антибиоз) – влияние одного организма на другой, при котором во
внешнюю среду выделяются продукты жизнедеятельности одного организма, отравляя
ее и делая непригодной для жизни другого.
В ходе эволюции и развития экосистем существует тенденция к
уменьшению роли отрицательных взаимодействий за счет положительных,
увеличивающих выживание обоих видов. Поэтому в зрелых экосистемах доля сильных
отрицательных взаимодействий меньше, чем в молодых.
4. Экологически безопасные системы защиты растений от вредных
организмов. Использование энтомофагов и микроорганизмов.
Растения – это эукариотические
автотрофные фотосинтезирующие организмы. Растения являются продуцентами
органических веществ и основным источником энергии для других живых организмов.
Любые пищевые цепи начинаются с зеленых растений. Они же определяют характер
биоценоза, защищают почву от эрозии. Растения служат источником кислорода
воздуха и оказывают значительное влияние на климат Земли.
Для сохранения численности и популяционно-видового состава
биотических сообществ осуществляется комплекс природоохранных мер таких как:
борьба с лесными пожарами, полезащитное лесоразведение, повышение эффективности
использования лесных ресурсов, охрана отдельных видов растений и растительных
сообществ, а также защита растений от вредителей и болезней.[5]
Среди методов защиты растений от болезней и вредителей.
Лучшие результаты дают профилактические меры, а именно: надзор, карантинная
служба и различные лесохозяйственные мероприятия.
Среди биотических сообществ главенствующее значение в природе
и в жизни человека имеют леса. Россия богата лесом. Ни одна страна в мире не
имеет больших запасов древесины. Леса – важная составная часть окружающей
природной среды. Как экологическая система, лес выполняет различные функции и
одновременно является незаменимым природным ресурсом. Влияние лесов на
окружающую природную среду исключительно многообразно. Оно проявляется в том,
что леса являются основным поставщиком кислорода, влияют на водный режим,
смягчают воздействие засух, смягчают климат, поглощают и обезвреживают часть
атмосферных химических загрязнений, защищают почвы от эрозии.
Леса раньше других компонентов природной среды испытали
отрицательное влияние деятельности человека.
В последние годы в экологической науке все больший интерес
проявляется к биотехнологическим процессам,
основанным на создании необходимых явлений и эффектов с помощью
микроорганизмов. Применительно к охране окружающей природной среды
биотехнологию можно рассматривать как разработку и создание биологических
объектов, микробных культур, сообществ, их метаболитов, путем включения их в
естественный круговорот веществ, элементов, энергии и информации
Список литературы.
1. Колесников С.И. Биология с основами экологии. – Ростов н/Д: Феникс, 2004.
2. Потапов А.Д. Экология: Учебник для вузов. М.: Высш. Шк., 2000.
3. Одум Ю. Экология / Пер. с англ.
Т. 1-2. М.: Мир, 1986.
4. Коробкин В.И., Передельский Л.В.: Экология в вопросах и ответах: Учебное
пособие. Ростов н/Д: Феникс, 2002.
5. Новиков Г.А. Основы общей экологии и охраны природы:
Учебник для вузов. Л.: Изд-во ЛГУ, 1979.
[1]
Колесников С.И. Биология с основами экологии. – Ростов н/Д:
Феникс, 2004.
[2]
Потапов А.Д. Экология: Учебник для вузов. М.: Высш. Шк., 2000.
[3] Одум Ю. Экология / Пер. с англ. Т. 1-2. М.: Мир, 1986.
[4] Коробкин В.И., Передельский Л.В.:
Экология в вопросах и ответах: Учебное пособие. Ростов н/Д:
Феникс, 2002.
[5]
Новиков Г.А. Основы общей экологии и охраны природы: Учебник для вузов. Л.:
Изд-во ЛГУ, 1979.