Билеты по биологии за курс 10-11 классов

Постоянный приток энергии в биосферу – необходимое условие круговорота веществ. Солнце – основной источник энергии, используемый в круговороте веществ. Роль растений в поглощении и использовании световой энергии солнца, в преобразовании ее в энергию химических связей. Использование животными, грибами, значительной частью бактерий органических веществ и заключенной в них энергии. Освобождение энергии, заключенной в органических веществах, в процессе дыхания (окисления), брожение и гниения.

Круговорот минеральных элементов питания .Биогенная миграция атомов – круговорот в природе атомов химических элементов. В биосфере вода и элементы питания совершают непрерывный круговорот: из водоема или почвы в растение, далее в животное, поедающее это растение, обратно в водоем или почву, пройдя через редуценты, и снова в растение.

Живым организмам необходимы в сравнительно больших количествах шесть элементов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Углерод поступает в сообщество главным образом в результате поглощения растениями из воздуха двуокиси углерода и использования ее в процессе фотосинтеза для создания сложных органических веществ. Затем этот углерод может передаваться растительноядным и плотоядным животным, однако в конечном итоге большая часть содержащегося в пище углерода возвращается в воздух в виде двуокиси углерода, образующейся в процессе дыхания.

Другие элементы питания, такие, как сера и фосфор, содержатся в горных породах в виде неорганических соединений. В результате эрозии и выветривания эти вещества поступают в почву, откуда они поглощаются растениями и таким образом попадают в сообщество организмов. В конечном итоге организмы-редуценты возвращают их в почву. Неорганические вещества могут совершать круговорот в пределах наземной экосистемы или же смываются дождями в реки, озера и океаны. Здесь их поглощают водные растения, и тогда они становятся на некоторое время частью водной пищевой сети, но рано или поздно они оседают на морское дно и в конце концов превращаются в горную породу. Это медленное, но явно одностороннее перемещение биогенных элементов из почвы на морское дно может быть ускорено эрозией почвы. Поскольку образование почвы из материнской породы протекает очень медленно, возмещение элементов питания происходит не так быстро, как их потери; поэтому продуктивность экосистемы, получающей элементы питания из почвы, снижается.

Азот и кислород, необходимые организмам, в изобилии содержатся в воздухе. Однако, хотя содержание газообразного азота в атмосфере достигает 78%, большинство зеленых растений не может непосредственно использовать его в этой форме. Азот сначала должен быть «связан» (переведен в такую форму, в которой растения могли бы его поглощать); это делают некоторые бактерии, обитающие в почве или в водоемах. Таким образом, растения добывают азот из почвы или из воды. В конце концов редуценты вновь переводят азот в газообразную форму и возвращают его в атмосферу. Следовательно, круговорот азота сочетает в себе черты «атмосферного» круговорота, подобного углеродному, и «осадочного», подобного круговоротам неорганических компонентов почвы.

Круговороты элементов питания иногда протекают быстро, как в степях, где большая часть растительности ежегодно отмирает. Редуценты разлагают мертвые растения, в результате чего многие из содержащихся в них элементов питания становятся доступными новым растениям в следующем году. В других случаях элементы питания остаются связанными в мертвых телах организмов на протяжении миллионов лет. Например, остатки морских организмов, опустившись на дно океана, образовали там нефтеносные отложения или другие осадочные породы. Прошли миллионы лет, прежде чем мы начали добывать эти вещества в качестве ископаемого топлива или же пока движения земной коры не вывели их на поверхность в составе пород, которые, постепенно подвергаясь эрозии, высвобождают заключенные в них элементы питания.

Превращение энергии в биосфере. Солнце служит изначальным источником энергии почти для всего живого на Земле. Энергия солнечного света напрямую усваивается растениями, запасается в химических связях органических соединений, а затем перераспределяется через пищевые отношения в биоценозах. Высвобождение заключенной в пище энергии происходит в процессе дыхания. Для дыхания необходим кислород, а в результате этого процесса образуется энергия, которая используется организмом для своей жизнедеятельности. Разрушение использованных или отмерших остатков биомассы осуществляют разнообразные организмы, относящиеся к числу сапрофитов (гетеротрофные бактерии, грибы и т.д.). Они разлагают остатки биомассы на неорганические составные части (минерализация), способствуя вовлечению в биологический круговорот соединений и химических элементов, что обеспечивает очередные циклы продуцирования органического вещества. Содержащаяся в пище энергия не совершает круговорота, а постепенно превращается в тепловую энергию. Вследствие непрерывно происходящих потерь энергии необходимо, чтобы она столь же непрерывно поступала в экосистемы в виде энергии солнца.

БИЛЕТ№24

ВОПРОС 1.

Мутации — это редкие, случайно возникшие стойкие изменения генотипа, затрагивающие весь геном, целые хромосомы, их части или отдельные гены. Они могут быть полезны, вредны и нейтральны для организмов.

Геномные мутации. Геномными называют мутации, приводящие к изменению числа хромосом. Наиболее распространенным типом геномных мутаций является полиплоидия — кратное изменение числа хромосом. У полиплойдных организмов гаплоидный (п) набор хромосом в клетках повторяется не 2 раза, как у диплоидов, а значительно больше —до 10-100 раз. Возникновение полиплоидов связано с нарушением митоза или мейоза. В частности, не расхождение гомологичных хромосом в мейозе приводит к формированию гамет с увеличенным числом хромосом. У диплоидных организмов в результате такого процесса могут образоваться диплоидные (2п) гаметы. Полиплоидные виды растений довольно часто обнаруживаются в природе; у животных полиплоидия редка. Некоторые полиплоидные растения характеризуются более мощным ростом, крупными размерами и другими свойствами, что делает их ценными для генетико-селекционных работ.

Хромосомные мутации — это перестройки хромосом. Структурные изменения хромосом Многие из хромосомных мутаций доступны изучению под микроскопом. Пути изменения структуры хромосом разнообразны. Участок хромосомы может удвоиться или, наоборот, выпасть, он может переместиться на другое место и т.д. Хромосомные мутации — результат отклонений в нормальном течении процессов клеточного деления. Основная причина возникновения различных хромосомных мутаций — разрывы хромосом и хроматид и воссоединения в новых сочетаниях.

Генные мутации. Генные, или точечные, мутации — наиболее часто встречающийся класс мутационных изменений. Генные мутации связаны с изменением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Они приводят к тому, что мутантный ген перестает работать, и тогда либо не образуются соответствующие РНК и белок, либо синтезируется белок с измененными свойствами, что проявляется в изменении каких-либо признаков организма. Вследствие генных мутаций образуются новые аллели. Это имеет важное эволюционное значение.

Поскольку мутации — редкие события, обычно на 10-100 тыс. экземпляров какого-либо гена, например гена гемоглобина, возникает одна новая мутация. Хотя мутационные события происходят редко, благодаря постоянству естественного мутационного процесса и накапливанию мутаций в генотипах различных организмов содержится значительное количество генных мутаций.

Генные мутации следует рассматривать как результат «ошибок» возникающих в процессе удвоения молекул ДНК. Изучение мутационного процесса показало, что изменяться (мутировать) могут все гены, контролирующее развитие любого признака организма. Большинство генных мутаций вредно для организма, но некоторые из них в определенных условиях жизни могут становиться полезными.

Генеративные и соматические мутации. Мутации могут возникать в любых клетках организма. Те из них, которые возникают в клетках половых зачатков и зрелых половых клетках, получили название генеративных. Мутации, возникающие во всех клетках тела, за исключением половых, называют соматическими.

Хотя механизмы возникновения обоих типов мутаций могут быть подобны, их вклад в наследование признаков и, следовательно, эволюционное значение совершенно различны. Соматические мутации проявляются мозаично, т.е. часть клеток данной ткани или органа отличается от остальных по каким-либо свойствам. Чем раньше в ходе индивидуального развития возникает соматическая мутация, тем большим оказывается участок тела, несущий мутантный признак (измененную окраску, форму или другое свойство). У растений, использующих бесполое или вегетативное размножение, соматические мутации могут иметь важное значение, особенно для селекции, поскольку вновь возникшая соматическая мутация может быть очень широко размножена и в этом отношении она становится подобной генеративной мутации. В ряде случаев новые сорта плодовых и ягодных растений были получены на основе использования соматических мутаций.

Основные положения мутационной теории. Основные положения мутационной теории формулируются следующим образом:

— мутации — это дискретные изменения наследственного материала;

—      мутации — редкие события;

— мутации могут устойчиво передаваться из поколения в поколение;

— мутации возникают не направленно (спонтанно) и, в отличие от модификаций, не образуют непрерывных рядов изменчивости;

— мутации могут быть вредными, полезными и нейтральными.

ВОПРОС 2.

Загрязнение биосферы и здоровье человека. В настоящее время хозяйственная деятельность человека все чаще становится основным источником загрязнения биосферы. В природную среду во все больших количествах попадают газообразные, жидкие и твердые отходы производств. Различные химические вещества, находящиеся в отходах, попадая в почву, воздух или воду, переходят по экологическим звеньям из одной цепи в другую, попадая в конце концов в организм человека.

Неумеренное применение пестицидов и минеральных удобрений привело к тому, что они в большом количестве оказались в грунтовых водах, почве и явились причиной загрязнения продуктов питания. Нарастание применения пестицидов совпадает с учащением легочных, кишечных, нервных заболеваний и у детей, и у взрослых. Научно-технический прогресс стал причиной шумового загрязнения среды. Как показали исследования, неслышимые звуки также могут оказать вредное воздействие на здоровье человека. Так, инфразвуки особое влияние оказывают на психическую сферу человека: поражаются все виды интеллектуальной деятельности, ухудшается настроение, иногда появляется ощущение растерянности, тревоги, испуга, страха, а при высокой интенсивности — чувство слабости, как после сильного нервного потрясения. Шум коварен, его вредное воздействие на организм совершается незримо, незаметно. Нарушения в организме обнаруживаются не сразу. К тому же организм человека против шума практически беззащитен. В настоящее время врачи говорят о шумовой болезни, развивающейся в результате воздействия шума с преимущественным поражением слуха и нервной системы.

Стратегия развития промышленности и энергетики и борьба с загрязнениями. Стратегическое направление развития промышленности — переход на новые вещества и технологии, позволяющие уменьшить выбросы загрязнителей. Общее правило заключается в том, что предотвратить загрязнение легче, чем ликвидировать его последствия. Для этого в промышленности применяются системы очистки сточных вод и газоулавливающие установки, на выхлопных трубах автомобилей устанавливаются специальные фильтры. Уменьшению загрязнения среды способствует переход на новые, более «чистые» источники энергии. Например, сжигание на теплоэлектростанциях природного газа вместо угля позволяет резко снизить выбросы диоксида серы. Для осуществления этих мер на развитие новых технологий требуется направлять значительные денежные средства. Этому способствует принятие специальных законов, требующих уменьшить загрязнение. Один из наиболее строгих законов об охране атмосферы, принятый в США, позволил существенно уменьшить выбросы промышленных предприятий и загрязнение воздуха в городах. Усовершенствование системы очистки стоков привело к постепенному очищению сильно загрязненных, безжизненных водоемов в Европе.

Во многих случаях загрязнение атмосферы и водоемов затрагивает интересы нескольких или даже всех стран. Для уменьшения его последствий необходимо международное сотрудничество. Пример успеха такого сотрудничества — соглашение о снижении производства хлорфторуглеродов, в котором участвуют большинство государств мира, в том числе и СНГ. Стратегия развития сельского хозяйства. В настоящее время объем мировой сельскохозяйственной продукции растет быстрее, чем население. Однако этот рост сопровождается существенными издержками: сведением лесов для расширения посевных площадей, засолением и эрозией почв, загрязнением среды удобрениями и ядохимикатами. Стратегическое направление в развитии сельского хозяйства — повышение урожайности, что позволит обеспечить растущее население продовольствием при сохранении прежних посевных площадей. Путей повышения урожайности несколько. Это, например, расширение орошения. При недостатке водных ресурсов необходимо внедрять капельное орошение, при котором вода не расходуется зря, а подается прямо к корням растений по трубам. Другой путь — выведение новых сортов растений. Именно получение новых сортов зерновых, более продуктивных и устойчивых к болезням, дало в последние десятилетия основной прирост сельскохозяйственной продукции (этот успех селекционеров был назван «зеленой революцией»). Урожайность повышается при правильных севооборотах, а также при переходе от монокультуры (выращивания одного вида) к смешанному культивированию (например, совместному выращиванию зерновых и бобовых). Наконец, важный путь увеличения урожайности — создание интегрированной системы защиты растений, которая наряду с химическими методами борьбы с вредителями включает правильные севообороты, приемы обработки почвы, различные биологические методы.

Сохранение природных сообществ. Сохранение природного разнообразия — основа благосостояния человечества в будущем. Разнообразие природных сообществ обеспечивает устойчивость в функционировании биосферы. Сохранение природных сообществ важно не только для материального благополучия, но и просто для полноценного существования человека.

В настоящее время ясно, что для сохранения видового разнообразия необходимо сохранить ненарушенные участки природных сообществ. Эти участки должны быть значительными по площади, так как иначе на небольших заповедных «островках» многим видам грозит вымирание. На этом пути достигнуты значительные успехи: создана сеть биосферных заповедников, в том числе в СНГ, где представлены основные сообщества. На их территории запрещена всякая хозяйственная деятельность, а вокруг созданы специальные охранные зоны. При сравнении с другими сообществами эти заповедники служат как бы эталонами, позволяющими выявить «отклонения от нормы».

БИЛЕТ№25

ВОПРОС 1.

Селекция является одной из важнейших областей практического приложения генетики. Теоретическая база селекции — генетика. Хотя генетика и селекция являются вполне самостоятельными дисциплинами, они неразрывно связаны между собой. Управление процессами наследования, изменчивости и индивидуального развития растений и животных требует знания законов наследственности, действия гена в системе генотипа, генетического потенциала данного вида и т.д.  Современная селекция как наука опирается на огромный теоретический и экспериментальный багаж, накопленный в предыдущие десятилетия. И если прежде селекционную работу мог вести человек, вооруженный опытом и знанием методов отбора, то сейчас такая работа немыслима без сознательного использования законов наследственности, которые позволяют на научной основе находить пути повышения продуктивности растений, синтезировать новые сорта.

Задачи селекции. Задача селекции состоит в создании новых и улучшении уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Выдающийся советский генетик и селекционер, академик Н.И.Вавилов, определяя содержание и задачи современной селекции, указывал, что для успешной работы по созданию сортов и пород следует изучать и учитывать: исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных; наследственную изменчивость (мутации); роль среды в развитии и проявлении изучаемых признаков; закономерности наследования при гибридизации; формы искусственного отбора, направленные на выделение и закрепление желательных признаков.

Основные направления селекции. В соответствии с требованиями, предъявляемыми к сортам различных культур, породам животных и применительно к климатическим, почвенным зонам, селекция имеет следующие ориентации:

1. на продуктивность сортов растений и пород животных;

2. на качество продукции (технические, технологические свойства, химический состав зерна — содержание белка, клейковины, жиров, отдельных незаменимых аминокислот);

3. на физиологические свойства (скороспелость, засухоустойчивость, иммунитет к заболеваниям и т.д.);

4. на создание сортов интенсивного типа, способных высокопроизводительно использовать условия высокой современной агротехники, в том числе орошения, пригодность к механизированному возделыванию и т.д.

В современной селекции используются следующие основные виды и способы получения исходного материала:

1. Естественные популяции. К этому виду исходного материала относятся дикорастущие формы, местные сорта культурных растений и образцы мировой коллекции сельскохозяйственных растений Всесоюзного института растениеводства имени Н.И.Вавилова.

2. Гибридные популяции. Различают два вида гибридных популяций: 1) внутривидовые, создаваемые в результате скрещивания сортов и форм в пределах одного вида; 2) популяции, получаемые в результате скрещивания разных видов и родов растений (межвидовые и межродовые).

3. Самоопыленные линии. У перекрестноопыляющихся растений важным новым источником исходного материала являются самоопыленные линии. Их получают путем многократного принудительного самоопыления перекрестноопыляющихся растений. Лучшие линии скрещивают между собой или с сортами для создания гетерозисных гибридов. В результате такого скрещивания образуются гибридные семена, которые используют в течение одного года. Гибриды, полученные на основе самоопыленных линий, в отличие от обычных гибридных сортов, нужно ежегодно воспроизводить.

4, Искусственные мутации и полиплоидные формы. Этот вид исходного материала создается путем воздействия на растения различными видами радиации, химическими веществами, температурой, прививками и другими мутагенными средствами.

В селекции растений важное место занимает отдаленная гибридизация — скрещивание растений разных видов или родов. В развитии метода отдаленной гибридизации и преодолении трудностей получения плодовитых гибридов (обусловленных различиями в структуре генома, негомологичностью хромосом и др.) большое значение имели работы Г.Д.Карпеченко. В опытах по получению межродового гибрида (капусты и редьки), способного к размножению, он разобрал теорию и метод совмещения геномов родительских форм, отличающихся по количеству хромосом, с помощью искусственной полиплоидии.

В современной селекции для увеличения разнообразия исходного материала все шире используется явление полиплоидии. Полиплоидией называют явление кратного увеличения набора хромосом в ядрах клеток организмов. Растения, в соматических клетках которых содержится обычный двойной набор хромосом, называются диплоидными. Если у растений набор хромосом повторяется более двух раз, они являются полиплоидными. Большинство видов пшеницы имеют 28 или 42 хромосомы и относятся к полиплоидам, хотя известны диплоидные виды с 14 хромосомами (например, однозернянка). Среди видов табака и картофеля есть виды с 24, 48 и 72 хромосомами. Полиплоидия — довольно частое явление в природе, особенно у цветковых растений (злаковых, пасленовых, сложноцветных и др.). По внешним признакам полиплоиды обычно бывают более мощными, чем диплоиды, с рослыми крепкими стеблями, крупными листьями, цветками и семенами. Это объясняется тем, что у полиплоидов клетки значительно крупнее, чем у диплоидов.

В селекционной работе для создания разнообразия исходных форм широко применяется экспериментальный мутагенез — получение мутаций под воздействием рентгеновских или ультрафиолетовых лучей, низких или высоких температур, различных химических веществ и др. Большинство мутантов отличаются пониженной жизнеспособностью или не имеют хозяйственно ценных признаков. Все же часть мутаций вызывает благоприятные изменения отдельных признаков и свойств, не снижая жизнеспособности, а иногда даже повышая ее. Встречаются мутанты, проявляющие более высокую продуктивность, чем исходные сорта. Такие формы были получены у ячменя, овса, гороха, люпина, льна, арахиса, горчицы и других культур.

Порода  (сорт) – искусственно созданная в процессе селекции совокупность особей которая характеризуется определенными наследственными особенностями: высокой продуктивностью, морфологическими и физиологическими признаками.

Штамм - …………….

ВОПРОС 2.

Взаимодействие популяций разных видов в сообществе. В природе существуют сложные и очень разные связи между популяциями, так как все они вступают в те или иные пищевые и территориальные взаимоотношения. Невзаимодействующих популяций и видов в сообществе не бывает.

Конкуренция. Популяции, принадлежащие к разным видам, могут конкурировать между собой за жизненные ресурсы: воду и пищу, убежища, места кладки яиц и т.д. Конкуренция возникает в том случае, если различные виды обладают сходными потребностями к условиям жизни, пище, пространству. Такие отношения, угнетающие оба вида, возникают, например, между культурными растениями и сорняками. Конкуренция проявляется тем резче, чем более сходны потребности взаимодействующих видов. В результате конкуренции наименее приспособленные организмы погибают.

Хищничество. Связь жертвы и хищника — одна из самых тесных и распространенных связей в сообществе. Хищничеством называют такие отношения, при которых особи одного вида поедают особей другого. Например, растительноядные насекомые (тли) поедаются хищными насекомыми (хищные осы, жуки, муравьи). Мелкие хищные насекомые поедаются крупными (муравьиный лев поедает муравьев).

Хищничество возможно не только между животными, но и между животными и растениями. Так, насекомоядные растения (например, росянка) являются хищниками по отношению к насекомым. Хищничество практически никогда не приводит к полному истреблению жертвы. Волки, например, ежегодно убивают лишь около 25% популяции оленей. Приблизительно такую же величину имеет прирост популяции оленей в результате размножения.

Хищники, истребляя наиболее ослабленных особей, поддерживают состав и численность популяции на оптимальном уровне. Взаимосвязь хищник — жертва в природе способствует процессу естественного отбора.

Паразитизм. Паразитизм — такая форма связи в популяциях, при которой паразит получает необходимые питательные вещества от организма хозяина, принося ему обычно вред, но не вызывая немедленной гибели: смерть хозяина привела бы и к гибели паразита. Совместная эволюция паразита и хозяина выработала некоторое равновесие между этими организмами, при сохранении которого выживают оба. А вот новые паразиты вызывают обычно резкое снижение численности или даже гибель популяции хозяев. Паразитами могут быть грибы, животные, растения. Растения-паразиты используют в качестве хозяев другие растения. Типичными растениями-паразитами являются повилика, заразиха и др. Повилика, например, почти полностью лишена способности к фотосинтезу и все необходимые ей питательные вещества получает от хозяина. Большое число видов-паразитов встречается среди плоских и круглых червей.

Симбиотические связи организмов. Симбиозом называют такую форму взаимодействия видов, при которой каждый вид извлекает пользу из связи с другим видом. Примером симбиоза являются связи азотфиксирующих клубеньковых бактерий с бобовыми растениями. Бактерии снабжают растения соединениями азота, доступными для использования, получая от них сахара. Лишайники — это симбиоз гриба и водорослей. Водоросли снабжают гриб сахарами и получают от гриба минеральные соли, которые тот извлекает из древесины, породы» почвы и др.

Организмы, входящие в симбиоз, настолько приспособлены к совместному существованию, что часто не могут жить самостоятельно, а если некоторые симбионты живут отдельно, то не выдерживают конкуренции с другими видами. Таким образом, симбиотические взаимоотношения организмов, возникшие в результате естественного отбора, могут иметь для выживания вида большее значение, чем конкуренция.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12