Биологическое значение размножения. Способы размножения, их использование в практике выращивания сельскохозяйственных растений и животных, микроорганизмов

1. Размножение и его значение. Размножение - воспроизведение себе подобных новых организмов, что обеспечивает существование видов в течение многих тысячелетий, способствует увеличению численности особей вида, преемственности жизни. Бесполое, половое и вегетативное размножение организмов.

2. Бесполое размножение - наиболее древнее в процессе эволюции. В этом способе размножения участвует один организм, в то время как в половом чаще всего участвует две особи, У растений бесполое размножение с помощью споры - одной специализированной клетки. Размножение спорами водорослей, мхов, хвощей, плаунов, папоротников. Высыпание спор из растений, прорастание их и развитие из них новых дочерних организмов при их попадании в благоприятные условия. Гибель огромного числа спор, попадающих в неблагоприятные условия. Невысокая вероятность появления новых организмов из спор, поскольку они содержат мало питательных веществ и проросток поглощает их в основном из окружающей среды.

3. Вегетативное размножение - способность растения восстанавливать целостный организм из его вегетативных органов: надземного или подземного побега, части корня, листа, клубня, луковицы. Участие в вегетативном размножении одного организма или его части. Сходство дочернего растения с материнским, так как оно продолжает развитие материнского организма. Большая эффективность и распространение вегетативного размножения в природе, поскольку дочерний организм формируется быстрее из части материнского, чем из споры. Примеры вегетативного размножения: с помощью корневищ - ландыш, мята, пырей и др. укоренением нижних, касающихся почвы ветвей (отводками) - смородина, дикий виноград и др.; усами- земляника и др.; луковицами- тюльпаны, нарциссы, крокусы и др. Использование вегетативного размножения при выращивании культурных растений: клубнями размножают картофель, луковицами - лук и чеснок, отводками - смородину и крыжовник, корневыми отпрысками - вишню, сливу, черенками - плодовые деревья.

4. Половое размножение. Сущность полового размножения в формировании половых клеток (гамет), слиянии мужской половой клетки с женской - оплодотворении и развитии нового дочернего организма из оплодотворенной яйцеклетки. Благодаря оплодотворению получение дочернего организма с более разнообразным набором хромосом, значит, с более разнообразными наследственными признаками, вследствие чего он может оказаться более приспособленным к среде обитания. Наличие полового размножения у водорослей, мхов, папоротников, голосеменных и покрытосеменных. Усложнение полового процесса у растений в процессе их эволюции, наиболее сложный он у семенных растений.

5. Семенное размножение происходит с помощью семян, оно характерно для голосеменных и покрытосеменных растений (у покрытосеменных широко распространено и вегетативное размножение). Последовательность этапов семенного размножения: опыление - перенос пыльцы на рыльце пестика, ее прорастание, появление путем деления двух спермиев, их продвижение в семязачаток, затем слияние одного спермия с яйцеклеткой, а другого со вторичным ядром (у покрытосеменных). Формирование из семязачатка семени - зародыша с запасом питательных веществ, а из стенок завязи - плода. Семя - это зачаток нового растения, в благоприятных условиях оно прорастает и первое время проросток питается за счет питательных веществ семени, а затем его корни начинают поглощать воду и минеральные вещества из почвы, а листья - углекислый газ из воздуха на солнечном свету. Самостоятельная жизнь нового растения.

Ученые используют преимущества как полового, так и бесполого размножения. При половом размножении часто приходится тратить время и энергию на поиски партнера или терять огромное количество гамет, как происходит при перекрестном оплодотворении у растений (сколько пыльцы пропадает впустую!). При бесполом размножении продолжение рода происходит проще и численность особей увеличивается гораздо быстрее, но все дочерние особи одинаковы и являются копией материнского организма. Это может быть преимуществом, если вид обитает в неизменных условиях среды. Но для многих видов, чья окружающая среда изменчива и непостоянна, бесполое размножение не обеспечивает выживания. Бесполое размножение используют и для получения точных копий особенно ценных сортов растений.

Позвоночные животные, их классификация. Усложнение млекопитающих в процессе эволюции. Определите место вида лисицы обыкновенной в системе животного мира (тип, класс, отряд, семейство, род).

1. Условия жизни наземных животных.

2.Резкие колебания температуры (в течение суток и года) и освещенности, низкая влажность, высокое содержание кислорода, небольшая плотность воздуха. Эволюция животных в направлении выработки приспособлений к жизни в наземных условиях - передвижению по суше, дыханию кислородом воздуха, питанию наземными растениями и животными.

3. Выход позвоночных животных на сушу. Приспособление древних кистеперых рыб, живших 400-500 млн лет назад, к обитанию в условиях сухого и жаркого климата, в мелких пересыхающих водоемах. Выживание в этих условиях таких рыб, которые могли передвигаться по дну полупересохших водоемов, перевираться по суше в другие водоемы. Роль естественного отбора в преобразовании парных плавников кистеперых рыб в расчлененные конечности, в образовании легких. Значительное уменьшение затрат энергии на передвижение в связи с изменениями в строении скелета и мускулатуры конечностей.

4. Древние земноводные - первые наземные животные. Утрата чешуйчатого покрова в связи с переходом к наземному образу жизни, приобретение способности дышать кислородом воздуха с помощью легких и через голую влажную кожу, в которой расположена густая сеть капилляров. Сердце трехкамерное (вместо двухкамерного у рыб), формирование малого круга кровообращения. Возможность совершать некоторые движения головой в связи с появлением шейного отдела позвоночника. Усложнение в процессе эволюции строения нервной системы и органов чувств, увеличение относительных размеров переднего мозга, появление век и слезных желез, защищающих глаза от высыхания и засорения, появление в органе слуха среднего уха, усиливающего звуковые колебания. В то же время сохранение у земноводных черт примитивной организации: их размножение и развитие в воде, слабое развитие легких, не защищающая организм от высыхания кожа, в кровообращении поступление к органам смешанной крови, непостоянная температура тела.

5. Причины эволюции: наследственность, изменчивость, борьба за существование, естественный отбор. Открытие английского ученого Чарлза Дарвина.

6. Первые хордовые. Хрящевые и костные рыбы. Предки хордовых - двусторонне-симметричные животные, похожие на кольчатых червей. Активный образ жизни первых хордовых. Происхождение от них двух групп животных: малоподвижных (в том числе предков современных ланцетников) и свободноплавающих, с хорошо развитым позвоночником, головным мозгом и органами чувств. Происхождение от древних свободноплавающих хордовых предков хрящевых и костных рыб.

7. Более высокий уровень организации костных рыб по сравнению с хрящевыми: наличие плавательного пузыря, более легкого и прочного скелета, жаберных крышек, более совершенного способа дыхания. Это позволило костным рыбам широко распространиться в пресных водоемах, морях и океанах.

8. Происхождение древних земноводных. Одна из групп древних костных рыб - кистеперые. В результате наследственной изменчивости и действия естественного отбора формирование у кистеперых рыб расчлененных конечностей, приспособлений к воздушному дыханию, развитие трехкамерного сердца. Происхождение от кистеперых рыб древних земноводных.

9. Происхождение древних пресмыкающихся. Среда обитания древних земноводных - влажные места, берега водоемов. Проникновение в глубь суши их потомков - древних пресмыкающихся, у которых появились приспособления к размножению на суше, вместо слизистой железистой кожи земноводных сформировался роговой покров, предохраняющий тело от высыхания.

10. Происхождение птиц и млекопитающих. Древние пресмыкающиеся - предки древних высших позвоночных - птиц и млекопитающих. Признаки более высокой их организации: высокоразвитая нервная система и органы чувств; четырехкамерное сердце и два круга кровообращения, исключающие смешивание артериальной и венозной крови, более интенсивный обмен веществ; высокоразвитая система органов дыхания; постоянная температура тела, теплорегуляция и др. Более сложное и прогрессивное среди млекопитающих развитие приматов, от которых произошел человек.

Эволюция млекопитающих сопровождалась рядом ароморфозов:

- высокое развитие нервной системы (сложные формы поведения);

- дифференцировка позвоночника на отделы, перемещение конечностей под тело;

- возникновение органов, обеспечивающих развитие зародыша в теле матери и выкармливание детенышей молоком;

- появление шерстного покрова;

- полное разделение кругов кровообращения, возникновение теплокровности;

Возникновение альвеолярных легких.

Классификации животных на примере лисицы обыкновенной:

Царство →	тип→	класс→	отряд→	семейство→	рол→	вид→
Животные	Хордовые	Млекопитающие	Хищные	Псовые	Лисица	обыкновенная

3. Раскройте особенности газообмена в легких и тканях, взаимосвязь дыхательной и кровеносной систем. В чем состоит доврачебная помощь при остановке дыхания?

1. Дыхание — совокупность процессов газообмена между орга­низмом и окружающей средой, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его в биологическом окисле­нии органических веществ и удаление из организма углекислого -газа, образовавшегося в процессе обмена веществ.

Важнейший механизм газообмена у животных и человека — диффузия. При диффузии молекулы перемещаются из области высокой концентрации в область низкой за счет их собственной кинетической энергии. Однако перемещаться путем диффузии молекулы могут лишь на малые расстояния (до 1 мм). При пере­носе веществ на большие расстояния в организме животных ис­пользуются различные системы вентиляции и транспорта газов.

Перенос кислорода из окружающей среды к клеткам, где он вступает в химические реакции, включает ряд стадий:

вентиляцию легких (доставка кислорода в альвеолы);

диффузию кислорода из альвеол в кровь легочных капил­ляров;

перенос его кровью к капиллярам тканей;

диффузию из капилляров в окружающие ткани.

1-я, 2-я стадии — легочное (внешнее) дыхание, а 3-я — ткане­вое. В результате биологического окисления в клетках освобожда­ется энергия для жизнедеятельности организма.

Обмен газов у растений в основном через устьица листьев, чечевички и трещины в коре деревьев, у животных - через поверхность тела (например, у дождевого червя), через органы дыхания: трахеи у насекомых, жабры у рыб, легкие у наземных позвоночных (в том числе и человека).

2. Сущность дыхания - окисление органических веществ с освобождением энергии.

Поступление кислорода у животных через поверхность тела или органы дыхания непосредственно в клетки тела либо в кровь. Транспорт кислорода кровью к органам, тканям и поступление его в клетки. Участие кислорода в клеточном окислении органических веществ до неорганических - углекислого газа и воды, освобождение при этом энергии (полученной с пищей), которая используется во всех процессах жизнедеятельности. Сущность дыхания - обеспечение организма энергией. Поглощение кислорода и удаление углекислого газа из организма через поверхность тела или органы дыхания.

3. Строение органов дыхания в связи с их функциями. Строение органов дыхания животных и человека, способствующее выполнению ими функций поглощения кислорода и выделения углекислого газа. Например, объем легких человека небольшой, но за счет огромного числа легочных пузырьков, пронизанных капиллярами, достигается большая поверхность соприкосновения кровеносной системы с воздухом, что помогает интенсивному газообмену. Приспособленность строения стенок дыхательных путей (реснитчатый эпителий, наличие хрящей) к движению воздуха при вдохе и выдохе, очищению легкого от пыли.

4. Газообмен в легких. Обмен газов в организме путем диффузии. Содержание в венозной крови, поступающей в легкие по артериям малого круга кровообращения, значительно меньшего количества кислорода и большего количества углекислого газа, чем в воздухе легких. Проникновение кислорода через тонкие стенки легочных пузырьков и капилляров в плазму крови, а затем в эритроциты. Взаимодействие кислорода с гемоглобином, вызывающее образование непрочного химического соединения - оксигемоглобина. Постоянное насыщение плазмы крови кислородом и одновременно отдача кровью углекислого газа в воздух легких - превращение венозной крови в артериальную.

5. Газообмен в тканях. Поступление артериальной крови в ткани по большому кругу кровообращения. Содержание в ней большого количества кислорода, в основном соединенного с гемоглобином, и малого количества углекислого газа. Диссоциация в капиллярах тканей оксигемоглобина с освобождением кислорода, поступление его в межклеточное вещество и клетки тела, где концентрация кислорода значительно ниже, чем в крови. Одновременное насыщение крови углекислым газом, превращение ее из артериальной в венозную. Транспорт углекислого газа кровью в виде нестойких химических соединений с гемоглобином. Быстрый распад этих соединений в легких.

6. Механизм дыхательных движений и их значение. Поступление воздуха в легкие при вдохе за счет сокращения межреберных мышц и диафрагмы. Поднятие при этом ребер, оттеснение диафрагмой органов брюшной полости вниз, увеличение объема грудной клетки, понижение в ней давления по сравнению с атмосферным, что способствует засасыванию воздуха через воздухоносные пути в легкие. При выдохе - опускание ребер, расслабление диафрагмы до первоначального положения, уменьшение объема грудной полости, выталкивание наружу большей части воздуха из легочных пузырьков. Обмен газов между атмосферным воздухом и воздухом легких благодаря ритмическим тактам вдоха и выдоха.