Вопрос 3. Рассмотреть микропрепарат покровной ткани листа, выявить особенности ее строения, обеспечивающие поступление углекислого газа в лист и испарение воды
Покровные ткани растений имеют пограничное расположение с внешней средой, поэтому служат главным барьером, защищая от высыхания, механических повреждений и микробов. Эти ткани также принимают участие в процессах газообмена и транспирации (испарении воды).
К числу покровных тканей растений относится эпидерма листа – сложная ткань, в состав которой входят основные клетки эпидермы, устьичные клетки и трихомы (выросты и волоски).
Эпидерма покрывает листовую пластинку, образуя верхнюю и нижнюю кожицу.
Поступление углекислого газа в лист и испарение воды осуществляется благодаря работе устьиц. На 1 мм2 поверхности листа содержится от 100 до 700 устьиц.
Устьица вместе с побочными примыкающими клетками образуют устьичный аппарат. Каждое устьице состоит из двух замыкающих клеток бобовидной формы, между которыми находится устьичная щель. Механизм движения замыкающих клеток, в результате которого устьичная щель открывается или закрывается, основан на том, что оболочки замыкающих клеток неравномерно утолщены и неравномерно растягиваются при изменении объема клеток. Изменение объема клеток происходит вследствие изменения величины осмотического давления. Движение устьиц имеет очень сложный характер и зависит от экологических факторов окружающей среды.
Вопрос 1. Естественный и искусственный отборы, их сходство и отличия, роль в возникновении многообразия органического мира
Естественным отбором называется процесс, при котором выживают и оставляют после себя потомство преимущественно особи, наделенные наследственными изменениями, полезными в данных условиях. Наследственные изменения у особей одной популяции происходят в различных направлениях и часто бывают разными в одинаковых условиях среды. В борьбе за существование выживают и дают многочисленное потомство особи, наделенные признаками, полезными в данной среде. Если условия среды остаются неизменными, то и популяции в них обладают постоянными признаками. При изменении условий среды выживать будут особи с мутациями, полезными в новых условиях. Особи с вредными наследственными изменениями дают малочисленное потомство, мало приспособленное к выживанию в данной среде. Таким образом, естественный отбор ведет к накоплению полезных наследственных изменений, создавая новые, более приспособленные для выживания, особи. Он является главной движущей силой эволюции.
Искусственный отбор основан на изоляции природных популяций и избирательном скрещивании организмов, обладающих желательными для человека признаками. В природе невозможно объединить все признаки организма для максимального экономического эффекта в любых условиях, поэтому программы селекции разрабатывают таким образом, чтобы улучшить качественно и количественно главный ценный признак породы. Иногда новые свойства у животных или растений появляются случайно, и человек может при желании закрепить эти признаки в породе, сорте.
Сохраняя и используя на размножение только те организмы, которые изменились в нужную (при данном направлении селекции) сторону, и отбраковывая все прочие, человек постоянно меняет наследственные особенности породы или сорта, приспосабливая их к своим разнообразным потребностям. Например, когда человек начал селекцию сахарной свеклы, в ее корнеплодах содержалось всего 5 % сахара, а сейчас – до 22 %. Дикие курицы несли в год 5-10 яиц, а куры лучших современных пород – 300 и более яиц в год.
В результате селекции идет изменение частот аллелей и генотипов в популяции. Это эволюционный механизм, приводящий к созданию новых пород, линий, сортов, штаммов.
Наследственная изменчивость является основой как искусственного, так и естественного отборов. В результате искусственного отбора появляются новые породы и сорта, естественный отбор приводит к формированию новых видов. Между этими процессами есть существенные различия. Выводя новые породы и сорта, человек руководствуется лишь желанием придать им определенные признаки. Выведенные особи могут быть наделены вредными для организма признаками, напрямую влияющими на жизнеспособность организма (многие культурные породы свиней почти не способны передвигаться вследствие накопления значительной массы). Поэтому без помощи человека такие существа выжить не способны.
При естественном же отборе происходит накопление жизненно важных признаков применительно к данной среде.
Таким образом, при естественном отборе признаки организмов зависят и определяются природными условиями, а при искусственном отборе признаки определяются условиями, соответствующими желаниям и интересам человека.
Вопрос 2. Биосфера, ее границы. Причины бедности жизни в морских глубинах, в литосфере, в верхних слоях атмосферы
Земная оболочка, населенная в процессе эволюции живыми организмами, получила название биосферы (греч. «биос» – жизнь, «сфера» – шар). Впервые это название было дано Ж. Б. Ламарком, учение же о биосфере было создано академиком В. И. Вернадским. Биосфера объединяет все живые организмы и места их обитания. Биосфера охватывает поверхность Земли, верхнюю часть литосферы(до 1,5-10 км), всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы – тропосферу.
Литосфера – это внешняя твердая оболочка земного шара, состоящая из двух слоев. Верхний слой состоит из осадочных пород и гранита, нижний – из базальта. Толщина слоев неравномерная. Живое вещество в литосфере в основном сосредоточено в ее верхних нескольких десятках метров. Однако неактивные формы жизни (споры, цисты и нефтебактерии) зарегистрированы и на глубинах до 3 – 4 км. Распространение жизни в более глубокие области литосферы ограничено высокими температурами земных недр.
Гидросферу составляют все моря и океаны, озера и реки. Гидросфера – это прерывистая водная оболочка, 97 % которой составляют соленые океанические воды. 2,2 % – воды ледников, остальная часть приходится на поверхностные и грунтовые, пресные воды. Наибольшая плотность живого вещества приходится на поверхностные прогреваемые и освещаемые солнцем воды и прибрежные зоны. Однако формы жизни присутствуют во всей гидросфере. Над поверхностью литосферы и гидросферы высотой до 100 км простирается атмосфера, состоящая из нижнего слоя – тропосферы (15 км) и верхнего – стратосферы.
Жизнь присутствует только в нижнем слое – тропосфере, над которой располагается озоновый экран. Слой озона поглощает губительное для живых организмов коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца.
Границы биосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов.
Верхний предел жизни биосферы ограничен интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей, а нижний – высокой температурой земных недр. В этих слоях обитают лишь низшие организмы – бактерии. Основная же масса живых существ концентрируется у поверхности суши и океана, так как здесь такие природные характеристики, как температура, влажность, химический состав воздуха и земли являются наиболее благоприятными для жизни. Здесь есть природные образования, настолько насыщенные живыми организмами, что доля минеральной, неживой части составляет немногим более половины всего объема. Это почвы, илы. Их называют биокосными телами. В сущности, вся биосфера тоже биокосное тело, крайне неравномерно насыщенное жизнью: на ледниках ее почти нет, в тропических лесах, почвах, илах она процветает.
В верхних слоях атмосферы, в морских глубинах и недрах литосферы концентрация живых существ намного беднее из-за неблагоприятных для жизни условий (сильной солнечной радиации, отсутствия солнечного света, недостатка кислорода, высокой температуры и др.). Однако жизнь не ограничена исключительно пределами биосферы. Микробы, споры, пыльца растений обнаружены высоко в стратосфере. Не исключено, что они могут покидать Землю и уноситься в космическое пространство. Но это не означает расширения биосферы. Вне ее могут существовать только неактивные формы жизни, находящиеся в состоянии скрытой жизнедеятельности. А в биосфере жизнь не только существует, но и выполняет геологическую работу, участвует в круговороте веществ и энергии.
Вопрос 3. Рассмотреть микропрепарат поперечного среза листа, найти основную ткань, выявить особенности ее строения и черты приспособленности к фотосинтезу
Непосредственно под эпидермой (кожицей листа) находится основная ткань – хлорофиллоносная паренхима (хлоренхима). Различают палисадную (столбчатую) и губчатую паренхиму мякоти листа.
Палисадная паренхима содержит до 80 % всего хлорофилла, поэтому ее основная функция – фотосинтез. Для этого в листе столбчатая ткань всегда располагается в условиях наилучшего освещения. Чаще всего она образует под верхней кожицей 1–2 слоя, плотно примыкающих друг к другу овальных клеток с тонкими оболочками и большим количеством хлоропластов.
