Читать онлайн «Примерные вопросы и ответы к экзамену по биологии. 11 класс». Страница 21

Вопрос 2. Саморегуляция в биогеоценозе. Многообразие видов, их приспособленность к совместному обитанию

В природе виды растений и животных образуют определенные, сравнительно постоянные комплексы – природные сообщества. Такие комплексы взаимосвязанных популяций разных видов, обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существования, образуют биогеоценоз.

Биогеоценоз неразрывно связан с факторами неживой природы (почвой, влажностью, температурой и др.), образуя вместе с ними устойчивую систему, между компонентами которой протекает круговорот веществ. Саморегуляция проявляется в том, что численность особей каждого вида поддерживается на определенном, относительно постоянном уровне. В биогеоценозе в результате жизнедеятельности организмов непрерывно осуществляется поток атомов из неживой природы в живую и обратно, замыкаясь в круговорот. Источником энергии служит Солнце.

Круговорот веществ в биогеоценозе – необходимое условие существования жизни. Он возник в процессе становления жизни и усложнялся в ходе эволюции живой природы. С другой стороны, чтобы в биогеоценозе был возможен круговорот веществ, необходимо наличие в экосистеме организмов, создающих органические вещества из неорганических и преобразующие энергию излучения Солнца, а также организмов, которые используют эти органические вещества и снова превращают их в неорганические соединения.

Основу подавляющего большинства биогеоценозов составляют зеленые растения – производители органического вещества (продуценты). В биогеоценозе обязательно присутствуют растительноядные и плотоядные животные – потребители живого органического вещества (консументы) и, наконец, разрушители органических остатков – преимущественно микроорганизмы, которые доводят распад органических веществ до простых минеральных соединений (редуценты). В биогеоценозе каждая из этих трех главных групп образована многими видами.

Процесс саморегуляции проявляется в том, что все население существует совместно, не уничтожая полностью друг друга, а лишь ограничивая численность особей каждого вида определенным уровнем. Например в дубраве листьями дуба питается несколько сотен видов насекомых, но в нормальных условиях каждый вид представлен столь малым количеством особей, что их общая деятельность не наносит существенного вреда дереву и лесу. Между тем, все насекомые обладают большой плодовитостью. Многие виды способны давать 2–3 поколения за лето. Следовательно, при отсутствии ограничивающих факторов численность любого вида насекомых возросла бы очень быстро и привела бы к разрушению экологической системы.

Наблюдения показывают, что некоторая часть потомства погибает под влиянием различных неблагоприятных условий погоды. Но основную массу уничтожают другие члены биогеоценоза: хищные и паразитические насекомые, птицы, болезнетворные микроорганизмы.

Животные остатки очень быстро уничтожаются жуками-мертвоедами, кожеедами, личинками падальных мух и другими насекомыми, а также гнилостными бактериями. Труднее разлагается клетчатка и другие прочные вещества, составляющие значительную часть растительного опада. Но и они служат пищей для ряда организмов, например, грибков и бактерий, имеющих специальные ферменты, которые расщепляют клетчатку и другие вещества до легкоусвояемых сахаров.

Вопрос 3. Рассмотреть в аквариуме рыб, найти разные виды и объяснить, почему особи разных видов не скрещиваются между собой

Чаще всего в аквариумах встречаются наиболее неприхотливые виды рыб: живородящие – гуппи, меченосцы, пецилии; лабиринтовые – трихогастры, макроподы, бойцовые рыбки; карповые – данио, барбусы; цихловые – скалярии, цихлазомы, а также донные виды рыб – локарии и др.

Несмотря на ограниченность жизненного пространства, особи разных видов рыб не скрещиваются между собой из-за действия различных механизмов биологической, или репродуктивной, изоляции.

Во-первых, экологические механизмы, связанные со снижением вероятности встречи партнеров в период размножения из-за различий в образе жизни и сроках спаривания, которые во многом зависят от температуры окружающей водной среды.

Во-вторых, этологические (поведенческие) механизмы. Половой диморфизм самок и самцов рыб разных видов наиболее проявляется в брачный период. Каждому виду рыб характерна своя окраска, форма плавников и другие ориентиры, по которым партнеры отыскивают особей своего вида.

Кроме того, разным видам рыб свойственно свое инстинктивное поведение в период нереста, «ритуал ухаживания» за самкой, особенно у живородящих видов.

В-третьих, морфофизиологические механизмы, связанные с различиями в строении полового аппарата и процессов размножения.

В-четвертых, генетические механизмы, обусловленные различным хромосомным набором. При скрещивании форм с различными хромосомными наборами появляются гибриды либо стерильные (бесплодные), либо с пониженной жизнеспособностью.

Вопрос 1. Роль генотипа и среды в повышении продуктивности сельскохозяйственных растений и животных

Успех селекционной работы в определенной степени зависит от генетического разнообразия исходной группы организмов. В основе селекции лежит закон гомологических рядов Н. И. Вавилова, согласно которому близкие по эволюционному происхождению роды и виды имеют сходные ряды наследственной изменчивости. Так, черная окраска семян встречается у многих злаковых; у животных также наблюдаются сходные мутации: у млекопитающих – альбинизм, отсутствие волосяного покрова, гемофилия и т. п. Это позволяет при знании ряда вариантов признаков в пределах одного вида предвидеть наличие аналогичных вариантов у представителей родственных видов и родов.

Большой вклад в селекцию плодовых растений внес ученый-селекционер И. В. Мичурин. Важное место в селекционной работе Мичурина занимало управление доминированием. В конкретных условиях среды у гибридов преимущественно доминируют те признаки, которые получают наиболее благоприятные условия для своего развития. Если один из родительских сортов был морозостойким, а другой обладал хорошими вкусовыми качествами плодов, то развития этих качеств в гибриде И. В. Мичурин достигал специальными приемами выращивания такого гибрида. К их числу относится метод ментора. Воспитание в гибриде желательных качеств достигается путем специальных прививок между гибридом и одним из родительских сортов. Дальнейшее развитие гибрида идет под влиянием растения-воспитателя (ментора).

Для преодоления нескрещиваемости при отдаленной гибридизации Мичурин применял метод предварительного вегетативного сближения – черенок одного вида (рябины) прививали в крону растения другого вида (груши), после 5-6-летнего питания за счет веществ подвоя происходило сближение физиологических и биохимических свойств привоя и подвоя. Затем, во время цветения рябины, ее цветки опыляли пыльцой груши, при этом осуществлялось скрещивание.

Для животных характерно в основном половое размножение. В связи с этим селекционеру важно определить наследственные признаки самцов, которые непосредственно у них не проявляются (жирномолочность, яйценоскость). Поэтому оценка животных может быть осуществлена по их родословной и по качеству их потомства. Имеет определенное значение также учет экстерьера, т. е. совокупности внешних признаков животного. Подбор производителей в животноводстве особенно актуален в связи с применением в настоящее время искусственного осеменения, позволяющего получить от одного организма значительное число потомков.

В селекции животных широко применяют два вида скрещивания: родственное (инбридинг) и неродственное (аутбридинг). Инбридинг ведет к гомозиготности и чаще всего сопровождается уменьшением устойчивости животных к средовым факторам, снижением плодовитости и т. п. Для устранения неблагоприятных последствий используют неродственное скрещивание разных линий и пород. Скрещивание внутри породы или между породами сопровождается строгим отбором, что позволяет поддерживать полезные качества и усиливать их в последующих поколениях.

Важнейшим направлением в селекции животных является применение гетерозиса, сущность которого состоит в том, что гибриды первого поколения имеют повышенную жизнеспособность и усиленное развитие.

Вопрос 2. Изменения в биогеоценозах. Причины смены биогеоценозов. Охрана биогеоценозов

Хотя биогеоценоз является саморегулирующейся системой, стремящейся к устойчивому состоянию, однако последнее никогда не достигается полностью. Этому препятствует непостоянство внешних условий, например, климатических, а также изменения, возникающие в результате жизнедеятельности организмов, из которых состоит биогеоценоз.