Геологическая история Земли

Эра	Период	Интервал времени, млн. лет	Развитие органического мира
Катархей		5000 – 3500	Не было
Архей		3500 – 2600	Прокариоты
Протерозой		2600 – 570	Водоросли. Реже губки, радиолярии
Палеозой	Кембрий	570 – 500	Плеченогие, трилобиты, растения
	Ордовик	500 – 440	Плеченогие, кораллы, трилобиты, многоножки, скорпионы, растения
	Силур	440 –410	Кораллы, плеченогие, ракообразные трилобиты, рыбы
	Девон	410 – 350	Растения, плеченогие, кораллы, насекомые, земноводные
	Карбон	350 – 285	Плауновые, папоротники, крупные земноводные, плеченогие, кораллы
	Пермь	285 –230	Хвойные, пресмыкающиеся
Мезозой	Триас	230 – 195	Голосеменные, аммониты, пресмыкающиеся
	Юра	195 – 137	Голосеменные, аммониты, гигантские пресмыкающиеся, зубастые птицы
	Мел	137 – 67	Цветковые, вымирание аммонитов и крупных пресмыкающихся
Кайнозой	Палеоген	67 – 27	Примитивные млекопитающие, цветковые. В морях крупные корненожки, гастроподы и пелециподы
	палеоцен	67 – 54
	эоцен	54 – 38
	олигоцен	38 – 27
	Неоген	27 – 3	Современные копытные, хоботные, хищные. Беспозвоночные и флора близки к современным
	миоцен	27 – 8
	плиоцен	8 –3
	Четвертичный	3 – по сей день	Растительный и животный мир близки к современным. Появление человека
	плейстоцен	3 – 0,02
	голоцен	0,02 – по сей день

5. Биологический уровень организации материи

5.1. Иерархия структурных уровней живой материи

1. Структурная иерархия биологического уровня организации материи (от высшего к низшему): биосфера, биогеоценоз, биоценоз, вид, популяция, организм, ткань, клетка, органелла (элемент клетки), ген.

2. Свойствами и признаками живого являются следующие:

– единство химического состава (в живых существах примерно 90 % массы приходится на четыре элемента – углерод, кислород, азот и водород);

– единство структурной организации (единой структурно-функциональной единицей является клетка. Исключение – вирусы, но их свойства живого проявляются опять-таки в клетке);

– открытость (все живые организмы представляют собой открытые системы, устойчивые лишь при непрерывном поступлении извне энергии, вещества и информации);

– обмен веществ или метаболизм (два взаимосвязанных процесса: синтез органических веществ за счёт внешних источников энергии и пищи и распад сложных органических веществ с выделением энергии);

– движение;

– раздражимость (способность избирательно реагировать на внешние воздействия);

– размножение (самовоспроизведение);

– развитие и рост (индивидуальное развитие, или онтогенез, и эволюция в ходе исторического развития, или филогенеза);

– адаптация (приспособление к окружающей среде);

– сложная структура;

– гомеостаз или саморегуляция (относительное динамическое постоянство состава, свойств и функций);

– наследственность (передача информации по наследству) и изменчивость.

3. Главные признаки живого:

– способность к самовоспроизведению, размножению;

– обмен веществ и превращение энергии;

4. Свойства живого, определяющие возможность выделения различных уровней организации:

– дискретность;

– целостность.

5. Фундаментальный признак, присущий только живой материи, ее неотъемлемое свойство – асимметрия биомолекул, то есть отсутствие зеркальной симметрии, называется молекулярной хиральностью (киральностью).

6. Организм (особь) – это наименьшая неделимая единица биологического вида, самостоятельно взаимодействующая с окружающей средой и подверженная действию факторов эволюции.

7. Основной формой организации органической материи является биологический вид – это совокупность особей, обладающих способностью к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определённый ареал, обладающих рядом общих морфологических и физиологических признаков и сходством во взаимоотношениях с биотической и абиотической средой. Характерные признаки и свойства называют критериями вида:

– морфологический (сходство внешнего и внутреннего строения);

– генетический (характерный набор хромосом);

– физиологический (сходство реакций на внешние воздействия, а также ритмов развития и размножения);

– экологический (характерное положение в природных сообществах);

– географический (область распространения в природе);

– исторический (общность предков, общие история возникновения и развития).

8. Популяция – это группа особей одного вида, занимающих определенную территорию, свободно скрещивающихся между собой, частично или полностью изолированных от других популяций.

9. Биоценоз – организованная группа взаимодействующих популяций растений, животных и организмов, приспособленных к совместному обитанию в пределах определённого пространства. Естественные биоценозы представляют собой устойчивые саморегулирующиеся системы. Агробиоценозы – это системы с разрушенными обратными связями, поэтому они существуют только при целенаправленной регулирующей деятельности человека.

10. Биотоп – пространство с более или менее однородными условиями, заселённое тем или иным сообществом организмов.

11. Биогеоценоз – совокупность однородных природных элементов (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира, мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий) на определённом участке поверхности Земли.

12. Биосфера – совокупность всех живых организмов Земли вместе со средой обитания.

13. Молекулярный уровень представлен молекулами органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов).

14. Клеточный уровень представлен клетками – это первый, начальный уровень организации живого, обладающий всеми свойствами живого.

15. Организменный уровень представлен одноклеточными или многоклеточными организмами.

16. Популяционно-видовой уровень – это популяции видов. Продолжительность жизни организма определена генетически, а популяция при оптимальных условиях среды может существовать неограниченно долго.

17. Экосистемный уровень представлен системой популяций разных видов в их взаимосвязи между собой и с окружающей средой.

18. Биосферный уровень есть высшая форма организации живой материи, объединяющая все экосистемы планеты.

19. Онтогенетический уровень организации живого включает подуровни:

– клеточный;

– тканевый;

– организменный.

20 Самовоспроизведение на организменном уровне осуществляется на основе специализированных клеток:

– сперматозоидов;

– яйцеклеток.

21. Основное значение самовоспроизведения заключается в том, что оно:

– поддерживает существование видов;

– определяет специфику биологической формы материи.

22. Целостность живых систем проявляется во взаимодействии и согласованном функционировании всех уровней организации живого.

23. Гомеостаз – это способность биосистем противостоять изменениям и сохранять относительное динамическое постоянство состава, свойств и функций.

24. Витализм – это направление в биологии, признающее наличие в организмах нематериальной сверхъестественной силы («жизненной силы», «души» и др.), управляющей жизненными явлениями.

25. Анатомия, физиология, эмбриология изучают строение, функции и развитие организма.

26. Анаэробами называются организмы, у которых окисление при клеточном дыхании не связано с кислородом.

27. Аэробами называются организмы, клеточное дыхание которых связано с окислением органических соединений при участии кислорода.

28. Автотрофами называются организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических за счет энергии Солнца (фототрофы) или энергии химических связей, которая высвобождается при окислении неорганических соединений (хемотрофы).

29. Гетеротрофами называются организмы, питающиеся другими организмами, т. е. получающие органические вещества в готовом виде.

30. Теория классификации и систематизации живых организмов называется таксономией, а соподчинённые группы объектов – таксонами. Основой классификации является эволюционное родство. Все живые организмы делятся на две империи: доклеточные (вирусы и фаги) и клеточные (рис. 5.1).

Каждый вирус является частицей ДНК или РНК, заключённой в белковую оболочку, которая называется капсидом. Их размеры составляют от 20 до 300 нм. Вирусы являются внутриклеточными паразитами, поскольку лишь проникнув в клетку они проявляют свойства живого существа. Там вирусная ДНК или РНК взаимодействует с генетическим аппаратом клетки-хозяина так, что клетка начинает синтезировать специфические белки, закодированные в вирусной нуклеиновой кислоте. В цитоплазме начинается сборка вирусных частиц, поражённая вирусами клетка может лопнуть, тогда вирусы выходят из неё наружу.

Особой группой вирусов являются бактериофаги, заражающие бактериальные клетки. Фаги укрепляются на поверхности бактерии, вводят внутрь клетки свои ДНК или РНК, где начинается репликация генетического материала фага.

Клеточные формы представлены пятью царствами: бактерии, простейшие, грибы, растения и животные. Бактерии представляют собой преимущественно одноклеточные прокариоты. Прокариоты – анаэробные организмы, не обладающие клеточным ядром, появились в архее (около 3 млрд. лет назад). Простейшие также являются одноклеточными, но эукариотами. Эукариоты – аэробные организмы, обладающие оформленным клеточным ядром, отделённым от цитоплазмы ядерной оболочкой, появились в протерозоее, по ряду признаков в верхнем протерозое – рифее. Грибы в основном относятся к многоклеточным эукариотам, они сочетают признаки как растений (неподвижность, верхушечный рост), так и животных (гетеротрофы, наличие хитина). Растения отличаются от других организмов, прежде всего, способностью к автотрофному питанию. Животные характеризуются, прежде всего, гетеротрофным питанием. Грибы делятся на три отдела (настоящие грибы, оомицеты, слизневики), а отделы – на классы. Царство растений делится на шесть отделов: водоросли, мхи и печеночники, плауновидные и хвощевидные, папоротники, голосеменные, цветковые). Отделы также состоят из классов, классы из семейств, семейства из родов, а роды из видов. У животных самой крупной единицей является тип (губки, кишечнополостные, плоские черви, круглые черви, кольчатые черви, моллюски, членистоногие, иглокожие и хордовые). Животные одного типа разделяются на классы, классы на отряды, отряды на семейства, семейства состоят из родов, а роды из видов.

31. Совокупность растений называется флорой, совокупность животных – фауной.

32. Биологическое разнообразие обеспечивает непрерывность жизни во времени, эффективность биогенных процессов в экосистемах, поддержание динамического равновесия и восстановление сообществ животных и растений. Устойчивость популяции зависит от её биологического разнообразия, чем оно шире, тем легче популяция переносит различные невзгоды (теорема Фишера). До сих пор деятельность человека остаётся направленной на упрощение биоценозов, поэтому сохранение биологического разнообразия должно стать важнейшей задачей современности (табл. 5.1).

33. Успех группы организмов оценивают как состояние биологического прогресса, критериями которого являются следующие показатели:

– увеличение количества представителей данной группы;

– расширение ареала распространения;

– рост разнообразия, т. е. активизация видообразования в роде, увеличение количества родов в семействе и т. д.

34. Явление, противоположное биологическому прогрессу – биологический регресс – свидетельствует об угасании группы, которое ведёт к её вымиранию. Эти состояния могут длиться очень долго, поскольку немногочисленные представители некогда прогрессивной группы могут найти соответствующую им экологическую нишу продолжать существование на протяжении миллионов лет. Такие группы называются реликтами, они обладают консервативной организацией и эволюционируют крайне медленно.

Таблица 5.1.