Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1)Биоразнообра́зие (биологи́ческое разнообра́зие) — разнообразиежизни во всех её проявлениях. Также под биоразнообразием понимают разнообразие на трёх уровнях организации: генетическое разнообразие(разнообразие генов и их вариантов — аллелей), видовое разнообразие (разнообразие видов в экосистемах) и, наконец, экосистемное разнообразие, то есть разнообразие самих экосистем.
2)Основные научные концепции биоразнообразия были сформулированы лишь в середине ХХ века, что напрямую связано с развитием количественных методов в биологии.
Происхождение термина «биоразнообразие» спорно. Есть мнение, что словосочетание «биологическое разнообразие» впервые применил Г. Бэйтс в 1892 г.. С другой стороны утверждают, что термин «BioDiversity» впервые введён В. Розеном в 1986 году на национальном форуме «Стратегия США в отношении биологического разнообразия», причём «неологизм появился как сокращённый вариант „биологическое разнообразие“, исходно используемого лишь для описания числа видов».
В работах Роберта Уиттекера была предложена организация уровней экосистемного разнообразия и исследованы зависимости биоразнообразия от факторов окружающей среды. Согласно его представлениям выделяют:
альфа-разнообразие — разнообразие внутри сообщества,
бета-разнообразие — разнообразие между сообществами,
гамма-разнообразие — разнообразие надценотической системы по градиентам среды.
Впоследствии эти идеи были развиты и предложен ряд различных классификаций[8]. Всё это типологическое многообразие сводится к двум типам разнообразия — инвентаризационному, то есть разнообразию внутри биосистемы, и дифференцирующему, то есть разнообразию между биосистемами. Инвентаризационное разнообразие обычно оценивается с помощью унарных индексов (например, мер разнообразия), а дифференцирующее — с помощью n-арных (чаще бинарных) мер.
По причине того, что область биологии, изучающая причины биоразнообразия, ещё не сложилась, в этой области наблюдается большое число теорий и отдельных гипотез. Наиболее полный обзор теорий, претендующих на объяснение закономерностей изменения биоразнообразия, был представлен известным биологом-теоретиком Брайаном МакГиллом[9]:
Теория континуума (continuum theory). Возникла на основе идей Р. Х. Уиттекера по градиентному анализу.
Нейтральная теория (neutral theory). Основные идеи изложены Стивеном Хаблом[en] в работе The Unified Neutral Theory of Biodiversity and Biogeography и представляют собой адаптацию идей нейтральной теории молекулярной эволюции Мотоо Кимуры применительно к экологии.
Теория метапопуляций (metapopulation). Возникла на основе идей метапопуляциях («пространственных пятнах популяции») в ландшафтной экологии и связанных с ними эффектах.
Фрактальная теория (fractal). Идеи об определении отношения типа виды-площадь (SAR) на основе фрактальных закономерностей.
Агрегированное пуассоновское распределение (clustered poisson). «Описание пространственной структуры сообщества на основе точечного процесса, когда по площади распределяются „материнские“ точки, вокруг которых неким образом распределяются „дочерние“ точки»[10].
Максимизация энтропии . Отражение давней тенденции проникновения в биологию методов теории информации, а также общесистемных формальных теорий.
3) Под генетическим разнообразием понимается многообразие (или генетическая изменчивость) внутри вида.
Каждый отдельный вид обладает набором генов, создающим его собственные уникальные черты. Например, у людей огромное разнообразие лиц отражает генетическую индивидуальность каждого отдельного человека. Термин генетическое разнообразие также обозначает различие между популяциями в пределах одного вида, примером чего могут быть тысячи пород собак или множество сортов роз и камелий. Огромное разнообразие генов также определяет способность индивидуума или целой популяции противостоять неблагоприятному воздействию того или иного фактора внешней среды.В то время как одни особи способны выдерживать сравнительно высокие концентрации загрязнителей в окружающей среде, другие особи с иным набором генов в таких же условиях могут потерять способность к размножению или даже погибнуть. Этот процесс называется естественным отбором, он ведет к снижению генетического разнообразия в определенных местообитаниях. Однако эти же особи могут нести гены для более быстрого роста или для более успешного противостояния другим неблагоприятным факторам.
4) Естественное богатство нашей планеты связано с разнообразием генетических вариаций. Генетическое разнообразие, т. е. поддержание генотипических гетерозиготности, полиморфизма и другой генотипической изменчивости, которая вызвана адаптационной необходимостью в природных популяциях, представлено наследуемым разнообразием внутри и между популяциями организмов. Если судить об утере генофонда с точки зрения генной инженерии, принимая во внимание то, что каждая форма жизни уникальна, вымирание всего лишь одного дикого вида означает безвозвратную потерю от тысячи до сотен тысяч генов с неизвестными потенциальными свойствами. Генная инженерия могла бы использовать это разнообразие для развития медицины и создания новых пищевых ресурсов. Однако разрушение местообитаний и ограничение размножения многих видов приводит к опасному уменьшению генетической изменчивости, сокращая их способности адаптироваться к загрязнению, изменениям климата, болезням и другим неблагоприятным факторам. Основной резервуар генетических ресурсов – природные экосистемы – оказался значительно измененным или разрушенным. Уменьшение генотипического разнообразия, происходящее под воздействием человека, ставит на грань риска возможность будущих адаптаций в экосистемах.
5) БИОХИМИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ , обилие химич. веществ, выделяющихся в окружающую среду (воздух, почву, воду) как побочные продукты (экстраметаболиты) возрастающего метаболизма сообщества.
6) Метод молекулярной гибридизации позволяет выявить степень сходства различных ДНК. Он применяется при идентификации микробов для определения их точного таксономического положения. Метод основан на способности двунитевой ДНК при повышенной температуре (90 °С) в щелочной среде денатурировать, т. е. расплетаться на две нити,. Рис. 5.3. Полимеразная цепная реакция. 1 — денатурация ДНК; 2 — связывание праймеров с комплементарными участками гена, образование репликативной вилки; 3 — добавление ДНК-полимеразы и нуклеотидов, синтез гена; 4 — повторение цикла. пературы на 10 °С вновь восстанавливать исходную двунитевую структуру. Метод требует наличия молекулярного радиоактивного зонда. Зондом называется одноцепочечная молекула нуклеиновой кислоты, меченная радионуклидами, с которой сравнивают исследуемую ДНК. Для проведения молекулярной гибридизации молекулу исследуемой ДНК расплетают, одну нить закрепляют на специальном фильтре, который помещают в раствор, содержащий радиоактивный зонд. Создаются условия, благоприятные образованию двойных спиралей. При наличии комплементарности между зондом и исследуемой ДНК они образуют между собой двойную спираль. 5.4.2. Полимеразная цепная реакция Полимеразная цепная реакция (ПЦР) позволяет обнаружить микроб в исследуемом материале (воде, продуктах, материале от больного) по наличию в последнем ДНК микроба без выделения этого микроба в чистую культуру. 109 Для осуществления этой реакции из исследуемого материала выделяют ДНК, а наличие возбудителя определяют по обнаружению в выделенной ДНК специфичного для искомого микроба гена. Для обнаружения гена его накапливают.
Для этого необходимо иметь праймеры, комплементарные З'-концам ДНК искомого гена. Накопление (амплификация) гена осуществляется следующим образом. Выделенную из исследуемого материала ДНК нагревают. При этом ДНК распадается на две нити. Добавляют праймеры, затем смесь ДНК и праймеров охлаждают. При этом праймеры при наличии в смеси ДНК искомого гена связываются с его комплементарными участками. Добавляют ДНК-полимеразу и нуклеотиды. При температуре, оптимальной для функционирования ДНК-полимеразы, нуклеотиды присоединяются к 3 концам праймеров, в результате чего синтезируются две копии гена. После этого цикл повторяют снова, при этом количество ДНК гена будет увеличиваться каждый раз в 2 раза (рис.5.3). Реакцию проводят в специальных приборах — амплификаторах. ПЦР применяют для диагностики вирусных и бактериальных инфекций.
7) Естественный отбор - это неуправляемый природный процесс подавления жизнедеятельности индивидов (групп, социума и подобное) малоприспособленных к условиям жизни. Его значение в том, что неприспособленные индивиды вымирают быстрее приспособленных, тем самым освобождая жизненное пространство для последних, а также в отсутствии передачи своих генетических признаков, без учета качества оных.
(Это не точная и не всеобъемлющая характеристика, а только один из частных случаев формулировки (неполной) для биологически подобных объектов).
8) Филогене́тика, или филогенети́ческая система́тика — область биологической систематики, которая занимаетсяидентификацией и прояснением эволюционных взаимоотношений среди разных видов жизни на Земле, как современных, так и вымерших. Эволюционная теория утверждает, что сходство среди индивидуумов или видов часто указывает на общее происхождение или общего предка. Потому взаимоотношения, установленные филогенетической систематикой, часто описывают эволюционную историю видов и их филогенез, исторические взаимоотношения между ветвями организмов или их частей, например, их генов. Филогенетическая таксономия, являющаяся ответвлением, но не логическим продолжением филогенетической систематики, занимается классификацией групп организмов согласно степени их эволюционных отношений.
Основателем систематики, области науки, которая занимается классификацией живых организмов и взаимоотношениями между компонентами живого, считается Карл Линней. Однако только в конце 1950-х годов немецкий энтомолог Вилли Хенниг высказал идею, что систематика должна отображать известную эволюционную историю так близко, как только возможно. Так был основан подход к систематике, который он назвал филогенетической систематикой. Противники Хеннига пренебрежительно называли его последователей «кладистами», из-за акцента на признание только монофилетичных групп или клад. Однако, кладисты быстро приняли это название как полезный термин, и кладистический подход начал преобладать в систематике. Противоположностью филогенетической систематики является фенетика.
9) Видовое разнообразие организмов. Разнообразие видов обычно оценивается исходя из внутривидовой (вид — подвид — популяции разного уровня) и надвидовой (род — семейство — до царства) таксономии. Видовой уровень разнообразия обычно рассматривается как базовый, а вид является опорной единицей учета биоразнообразия.
Р.Уиттекер, К.Виллис, Р.Филд (R.Whittaker, K.Willis, R.Field, 2001), развивая концепцию биологического разнообразия, подчеркивают, что она основана на признании не только феномена богатства видов, но также и биогеографических причин, его обусловливающих, в том числе большое значение придается историческому фактору и пространству, в котором формируется разнообразие. В процессе разработки этой теории сложилось представление о базовых единицах биоразнообразия.
Альфа-разнообразие — разнообразие видов (видовое богатство), которое обычно выражается числом видов животных или растений на единицу площади в определенной стандартной выборке, часто внутри одного сообщества или местообитания (локальный уровень).
Бета-разнообразие — разнообразие видов в сообществах по градиентам факторов среды (по катене) в пределах ландшафта; это определенная степень различия в видовом составе между разными типами сообществ или местообитаний (ландшафтный уровень).
Гамма-разнообразие — разнообразие видов в пределах крупных регионов в соответствии с дифференциацией условий по важнейшим географическим градиентам: широтному, высотному и градиенту «океан —суша».
Одна из важнейших биогеографических задач — сохранение систем (совокупностей) видов — от типов биомов глобального уровня до конкретных биогеоценозов и их территориально сопряженных сочетаний на локальном уровне. В связи с этим особую актуальность приобретает выделение территориальных (биохорологических) единиц биоразнообразия.
В качестве опорной единицы локального уровня рассматривается биоразнообразие экосистем, которое часто оценивается через разнообразие видового компонента или биотопов, их составляющих. На планете существует большое разнообразие наземных и водных экосистем от относительно простых субнивальных и пустынных до богатейших и сложных экосистем тропических лесов с огромным видовым богатством. Для водных экосистем также можно проследить увеличение видового богатства от вод открытого океана до богатейших сообществ коралловых рифов. Уровни биоразнообразия
В настоящее время биоразнообразие принято рассматривать как генетическое, популяционное видовое (таксономическое) и ценотическое (сообщества и экосистемы).
Явление разнообразия жизни определяется фундаментальным свойством биологических макромолекул, особенно нуклеиновых кислот, — их способностью к спонтанным изменениям структуры, что приводит к изменениям геномов, к наследственной изменчивости. На этой биохимической основе разнообразие создается в результате трех независимо действующих процессов: спонтанно возникающих генетических вариаций (мутаций), естественного отбора в смешанных популяциях, географической и репродуктивной изоляции.
Данные процессы, в свою очередь, ведут к дальнейшей таксономической и экологической дифференциации ценозов и экосистем.
Доказано, что изменения, возникающие под действием естественного отбора, могут иметь разные последствия в зависимости от условий существования. В том случае, когда условия среды, определяющие естественный отбор, однородны на протяжении ареала, приспособленность вида к среде обитания неуклонно возрастает, а за достаточно продолжительный период времени таким путем могут возникнуть новые генотипы: генетическая структура отдельного ряда последовательных поколений постепенно и равномерно изменяется от поколения к поколению. Этот процесс называется филетической эволюцией.
Другой тип эволюционных преобразований наблюдается в том случае, когда разные популяции одного вида оказываются изолированными друг от друга в различных условиях среды. Поскольку при этом естественный отбор действует на них по-разному, изолированные популяции будут все более дивергировать, пока наконец единый исходный вид не распадется на два или более новых вида. Описанный процесс известен под названием видообразования. Этот процесс ведет к дроблению единой генетической популяции на ряд подгрупп, каждая из которых представляет собой независимую эволюционную линию. При этом дивергенция непрерывна: она не прекращается и после того, как данная группа достигла ранга вида, а продолжается и дальше, приводя к возникновению более высоких таксономических категорий.
Генетики выделили удобный объект для сравнения организмов, каковым является геном — совокупность генов, характерных для гаплоидного набора хромосом любого организма. Геном — функциональная единица, своего рода программа, необходимая для нормального развития и воспроизводства организма в ряду поколений. Современная генетика располагает многочисленными средствами исследования геномов — геномным анализом.В разнообразии геномов домашних животных А. С. Серебровский еще в 20-е годы XX в. призывал видеть естественное богатство и обозначил этот генетический запас термином «генофонд». Основной задачей геногеографии стало изучение пространственного распространения генофонда. А.С.Серебровский (1928) писал: «Изучение географического распространения концентраций различных генов и должно составить то, что мы предлагаем назвать геногеографией».География распространения генов в ареале вида является пространственным воплощением генетических процессов, а географическое картографирование генофонда — способом увидеть его в зримых картографических образах, разглядеть процессы, протекающие в генофонде, уловить в нем и универсальные для всех популяций черты, и те особенные черты, что отличают генофонд каждой из них от всех других На основе этих данных можно построить карту географического распределения генов, или геногеографическую карту — основной инструмент в работе геногеографа
9)
Симпатрическое видообразование может протекать несколькими способами. Один из них — возникновение новых видов при быстром изменении кариотипа путём полиплоидизации. Известны группы близких видов, обычно растений, с кратным числом хромосом. Другой способ симпатрического видообразования — гибридизация с последующим удвоением числа хромосом. Сейчас известно немало видов, гибридогенное происхождение и характер генома которых может считаться экспериментально доказанным. Третий способ симпатрического видообразования — возникновение репродуктивной изоляции особей внутри первоначально единой популяции в результате фрагментации или слияния хромосом и других хромосомных перестроек. Этот способ распространён как у растений, так и у животных. Особенностью симпатрического пути видообразования является то, что он приводит к возникновению новых видов, всегда морфологически близких к исходному виду. Лишь в случае гибридогенного возникновения видов появляется новая видовая форма, отличная от каждой из родительских.