4. Проаналізуйте обмін речовин, енергії, інформації як загальні властивості живої матерії.

Жива система являє собою відкриту систему,оскільки через неї проходять потоки речовин та енергії.Щодо енергії,то живі організми мають здатність видобувати, перетворювати й використовувати енергію навколишнього середовища—або у формі органічних поживних речовин,або у вигляді енергії сонячного випромінювання. Завдяки речовинам та енергії,що надходять з навколишнього середовища,організми та їх складові—органи й структури—здатні здійснювати різні функції.У результаті своєї життєдіяльності вони повертають у зовнішнє середовище продукти розпаду й перетворену енергію у вигляді тепла.Усе це і становить сутність обміну речовин і перетворення енергії в живих організмах.На молекулярному рівні в живих організмах відбуваються біохімічні процеси і перетворення енергії,а також зберігається, змінюється і реалізується спадкова інформація,закодована в молекулах нуклеїнових кислот.На клітинному рівні в кожній клітині як одноклітинних,так і багатоклітинних організмів відбуваються процеси обміну речовин і перетворення енергії, забезпечуються процеси розмноження і передачі нащадкам спадкової інформації. Клітина є елементарною одиницею будови,життєдіяльності та розвитку живої матерії.У багатоклітинних організмів під час онтогенезу клітини спеціалізуються за будовою та виконуваними функціями,формуючи тканини і органи.Різні органи взаємодіють між собою,об'єднуючись у системи органів.Цим забезпечується функціонування цілісного організму,або організмовий рівень організації живої матерії. Зазначимо,що в одноклітинних організмів організмовий рівень збігається з клітинним.Популяційно-видовий рівень-вільний обмін спадковою інформацією між різними представниками певного виду та передача її нащадкам.Цей рівень х-ться надзвичайною різноманітністю.На нашій планеті мешкає понад два мільйони видів різноманітних організмів:прокаріотів,рослин,грибів,тварин.Біогеоценотичний рівень- біогеоценози.Х-рні постійні потоки енергії між популяціями різних видів,а також постійний обмін речовинами між живою та неживою частинами біогеоценозів,тобто колообіг речовин.Окремі біогеоценози нашої планети утворюють біосферу-частину зовнішніх оболонок Землі,населену живими організмами.Біосферний рівень організації живої матерії х-ться біологічним власним колообігом речовин і єдиним потоком енергії,які забезпечують функціонування біосфери як цілісної системи. Структура рівнів організації живої матерії певним чином нагадує матрьошку:нижчі рівні організації входять до складу вищих.

5. Охарактеризуйте вчення Вернадського про біосферу і ноосферу.

Біосфера–це сукупність усіх біогеоценозів Землі,єдина глобальна екосистема вищого порядку.Цілісне вчення про біосферу створив російський біогеохімік і філософ Вернадський.Він вперше відвів живим організмам роль найголовнішої перетворювальної сили планети Земля,з огляду на їх діяльність не тільки в даний час, але і в минулому.Біосфера розташовується на перетині верхньої частини літосфери, нижньої частини атмосфери і займає всю гідросферу.В.І.Вернадський відніс до біосфери ширші шари земних оболо­нок,де не тільки мешкають живі організми,а й знаходяться речовини,створені в минулому живою матерією (торф,кам'яне вугілля, осадові породи).Він розглядав біосферу не просто як просторову кате­горію,а як складну єдину систему—оболонку,в якій живі істоти пе­ребувають у складній взаємодії як із неживою природою (повітрям,водою,сонячною енергією),так і між собою і цим визначають хіміч­ний стан зовнішньої кори нашої планети.Визначив межі біосфери: уся гідросфера Землі,верхня частина літосфери до глибини 2-3км,де ще є живі бактерії, і нижня частина атмосфери.Він розгля­дав біосферу як зону перетворення цієї космічної енергії трансфор­маторами,що в ній знаходяться.Основні характеристики живої речовини: біомаса, хімічний склад, енергія.В біосфері виділяють 6 типів речовини:1)жива речовина–сукупність усіх існуючих на Землі рослин,тварин, мікроорганізмів,грибів;2)біогенна речовина–продукт життєдіяльності організмів (торф,крейда,горючі сланці);3)нежива речовина–в утворенні якої організми не брали участі (гірські породи абіогенного походження,вода);4)біокосна речовина–продукт взаємодії живої речовини і неживої матерії (ґрунт);5)радіоактивна речовина;6) космічна речовина.Узагальнюючи результати досліджень у галузі геології, палеонтології,біології та ін.природничих наук,В.Вернадський дійшов висновку,що біосфера—це «стійка динамічна система,рівновага,що встановилася в основних своїх рисах з археозою й незмінно діє протягом 1,5-2 млрд.років».Він довів,що стійкість біосфери за цей час виявляється в сталості її загальної маси,маси живої речовини, енергії,зв’язаної з живою речовиною, і середнього хімічного складу всього живого. Стійкість біосфери Вернадський пов’язу­вав з тією обставиною,що «функції життя в біосфері—біогеохімічні функції—незмінні протягом геологічного часу».Всі функ­ції живих організмів у біосфері (утворення газів,окисні й відновні процеси,концентрація хімічних елементів) не можуть виконуватися організмами якогось одного виду,а лише їх комплексом.Звідси випливає надзвичайно важливе положення,розроблене Вернадським:біосфера Землі сформувалася з самого початку як складна система,з великою кількістю видів організмів,кожен з яких виконував свою роль у загальній системі.Без цього біосфера взагалі не могла б існувати,тобто стійкість її існування була відразу започаткована її складністю».Вернадському належить відкриття такого основного закону біосфери:«К-сть живої речовини є планетною константою з часів архейської ери,тобто за весь геологічний час».Протягом цього періоду живий світ морфологічно змінився невпізнанно,але такі зміни помітно не вплинули ні на к-сть живої речовини,ні на її середній валовий склад.Справа тут у тому,як вважає Вернадський,що «в складі організованості біосфери відбувались в межах живої речовини лише перегрупування хімічних елементів,а не докорінні зміни їх складу й кількості».Основні положення вчення В.І.Вернадського про біосферу:1.Цілісність біосфери визначається самоузгодженісттю всіх процесів в біосфері,обмежених фізичними константами,рівнем радіації та ін.2.Земні закони руху атомів,перетворення енергії є відображенням гармонії космосу,забезпечуючи гармонію і організованість біосфери.Сонце як основне джерело енергії біосфери регулює життєві процеси на Землі.3.Жива речовина біосфери з найдавніших геологічних часів активно трансформує сонячну енергію в енергію хімічних зв'язків складних органічних речовин.При цьому сутність живого постійна,змінюються лише форми існування живої речовини.Сама жива речовина не є випадковим створенням,а є результатом перетворення сонячної світлової енергії в дійсну енергію Землі.4.Чим дрібніше організми,тим з більшою швидкістю вони розмножуються.Швидкість розмноження залежить від щільності живої речовини.Розтікання життя—результат прояву її геохімічної енергії.5.Автотрофні організми отримують всі необхідні для життя речовини з навколишньої косної матерії.Для життя гетеротрофів необхідні готові органічні сполуки.Поширення автотрофів обмежується можливістю проникнення сонячної енергії.6.Активна трансформація живою речовиною космічної енергії супроводжується прагненням до максимальної експансії,прагненням до заполонення всього можливого простору.Цей процес В. І. Вернадський назвав «тиском життя». 7.Формами знаходження хімічних елементів є гірські породи,мінерали,магма,розсіяні елементи і жива речовина.У земній корі відбуваються постійні перетворення речовин, кругообіг,рух атомів і молекул.8.Поширення життя на нашій планеті визначається полем стійкості зелених рослин.Максимальне поле життя обмежується крайніми межами виживання організмів,яке залежить від стійкості хімічних сполук,що становлять живу речовину,до певних умов середовища.9.Кількість живої речовини в біосфері постійна і відповідає кількості газів в атмосфері,перш за все кисню.10.Будь-яка система досягає стійкої рівноваги,при якому вільна енергія системи наближається до нуля.

В. І. Вернадський зазначав, що можливості людини з її розумом і технікою значні,що вона може втручатись в хід геолого-хімічних процесів Землі і навіть змінювати їх природний напрямок.Людство має усвідомити свою силу і роль у біосфері і тоді настане новий етап її розвитку.Вернадський передбачав перехід біосфери в новий стан, так звану сферу розуму-"ноосферу",в якій людина стане основною геологічною силою.Людство освоїло всю біосферу й одержало набагато більшу,порівняно з іншими організмами,незалежність від навколишнього середовища.Наукова думка й діяльність людини змінили структуру біосфери,незаймана природа швидко зникає,з'являються нові екосистеми та ландшафти-міста,культурні землі,для яких х-ні простіші угрупування організмів.Ноосфера–це новий стан біосфери,за якого визначальним фактором є розумова діяльність людини.Термін «ноосфера» (з грецьк.—сфера розуму) запровадив видатний французький філософ і природознавець П.Тейяр де Шарден. Наповнив його змістом і розвинув Вернадський.

Вернадський особливо виділяє перетворювальний вплив на Землю однієї з форм життя —людини—через її розумну діяльність і передбачає швидке зростання глибини і масштабів цього впливу.В результаті техногенної діяльності людини біосфера Землі докорінно перетворюється та стає, а визначенням Вернадського,ноосферою— «сферою розуму»,вона охопить все більшу частину Землі—від глибоких її надр до найвищих шарів атмосфери.Термін «ноосфера» (грецьк.—сфера розуму) запровадив видатний французький філософ і природознавець П. Тейяр де Шарден.Наповнив його змістом і розвинув Вернадський.Зміст його концепції такий:впливати на природу, змінювати біосферу слід особливо раціонально,думаючи не про сьогоднішні вигоди,а про майбутні наслідки.Обов’язковою умовою діяльності людини,за Вернадським,як і раніше,має залишатися сприятливий стан біосфери,адже людина,як і інші живі істоти Землі,пристосована лише до тих природних умов,до тих сполучень природних агентів, у яких вона виникла й живе.В іншому середовищі,якісно відмінному від цього,люди жити не можуть.Біосфера,що сформувалася еволюційно як складова частина космічної організації матерії і з якою нерозривно пов’язана людина,має бути збережена на благо людей.Саме в цьому полягає сенс ноосфери—не стихійне руйнівне втручання в природу,а науково обґрунтоване збереження на Землі умов для життя і щастя людей. У 1944 р. вийшла праця В. І. Вернадського «Декілька слів про ноосферу»,у якій він у концентрованому вигляді виклав своє бачення еволюційно-історичного процесу, перспектив майбуття людства як космічного феномену.Стверджується,що під впливом розвитку науки і пізнання біосфера має стати ноосферою,тобто цариною розуму,де панують закони мудрості й гармонії.В.І.Вернадський вважав,що ноосфера—це такий стан біосфери,в якому мають виявитися розум і спрямована ним праця людини як нова,небувала на планеті,геологічна сила.Він визначив к-ка загальних умов,які необхідні для створення ноосфери:1.людство має стати єдиним в економічному та інформаційному відношеннях;2.ноосфера—явище всепланетне,тому людство повинне прийти до цілковитої рівності рас,народів незалежно від кольору шкіри й інших відмінностей;3.ноосфера не може бути створена до припинення війн між народами. Очевидно,що ноосфера в просторі значною мірою перекривається біосферою,але не тотожна їй.Темпи розвитку ноосфери незрівнянно вищі від темпів змін біосфери.Але життя на Землі безпосередньо залежить також від низки космічних факторів, найголовнішим (але далеко не єдиним) з яких завжди вважалось випромінювання Сонця.Усвідомлення перетворюючого впливу життя на Землю і безпосередній зв’язок земного життя з космічними фак­торами дозволили Вернадському висловити свою всесвітньо відому тезу:життя на Землі—явище космічне.На його думку,зародки життя заносяться з космосу на всі планети,які виникають у Всесвіті,а далі,за сприятливих умов,різні форми життя можуть еволюціонувати,урізноманітнюватись і вдоско-налюватися залежно від конкретних умов даної планети,посилаючи в свою чергу зародки життя у космос на усі інші планети Всесвіту.Таку цілісну й завершену систему уявлень про «космізм життя» В.І.Вернадський сформулював у своїх творах вперше в історії людства,хоча зародки теорії біосфери і усвідомлення взаємозв’язку багатьох процесів у зовнішніх оболонках Землі були вже в роботах попередників.

6. Визначте генетичні аспекти еволюції.Еволюційні фактори:1.СПАДКОВІСТЬ – здатність,одна з основних властивостей живих організмів передавати з покоління в покоління спадкові ознаки,збереження й відтворення у нащадків основних ознак зовн. та внутр.будови,фізико-хімічних особливостей і життєвих функцій батьків. Забезпе-чується самовідтворенням матеріальних одиниць–генів,локалізованих хромосомах, мітохондріях і пластидах.Разом з мінливістю забезпечує сталість і різноманіття форм життя й лежить в основі еволюції живої природи.2.МІНЛИВІСТЬ–здатність живих організмів набувати нових ознак,відмінних від предків і їхніх станів у процесі індивідуального розвитку,разноманітність ознак серед представників даного виду. Розрізняють декілька типів мінливості:Спадкову і неспадкову (модифікаційну або фенотипову).Індивідуальну(відмінність між окремими особинами)і групову (між групами особин,напр,різними популяціями даного виду). Групова мінливість є похідною від індивідуальної.Якісну і кількісну.Спрямовану і не спрямовану. Розмаїтість ознак і властивостей в особин і груп особин будь-якого ступеня споріднення.Властива всім живим організмам.Комбінативна мінливість-поява нових поєднань ознак внаслідок рекомбінації генів.Причини комбінативної мінливості: Незалежне розходження хромосом під час мейозу;Випадкове сполучення хромосом під час запліднення;Кросинговер.Мутаційна мінливість зумовлює зміну структури спадкових одиниць (генів, хромосом) та успадкування цих змін.2.РЕКОМБІНАЦІЯ- Процес,за допомогою якого наявна в популяції аллель перемішується в результаті схрещування між собою.Ця генетична комбінаторика багаторазово змінює значення мутацій:вони входять в нові геноми,опиняються в новому генотиповому середовищі. 8.МУТАЦІЇ(лат.mutatio–зміна)зміни генет.матеріалу.Мутації можуть бути викликані помилками копіювання генетичного матеріалу протягом поділу клітини, опроміненням жорсткою радіацією,хім.речовинами (мутагенами),вірусами або можуть відбуватися свідомо під клітинним контролем протягом таких процесів як мейоз або гіпермутація. М.–основа спадкової мінливості в живій природі. МУТАЦІЙНА ТЕОРІЯ виникла в результаті відкриття мутацій.Згідно М.Т. (рос. учений С.И.Коржинский,1899,нидерл.–Х.Де Фриз,1901-1903),різкі,раптові мутації–вирішальний фактор еволюції,який відразу веде до виникнення нових видів;естеств.добору приділялася підсобна роль.При подальшому синтезі генетики й дарвінізму було показано,що еволюція може відбуватися тільки шляхом ПД мутацій.9.ДРЕЙФ ГЕНІВ(дрейф-рух)–випадкові не адаптивні зміни генетичної структури популяцій(не пов’язаних із мутаціями,добором, порушенням панміксії,міграцією).3.БОРОТЬБА ЗА ІСНУВАННЯ–одне з осн.понять у теорії еволюції Ч.Дарвіна,що він уживав для позначення відносин між організмами,а також між організмами й абіотич.умовами,що приводять до загибелі менш пристосованих і виживанню найбільш пристосованих особин,тобто до прир.добору. 4.ПРИРОДНИЙ ДОБІР–процес виживання й відтворення організмів,найб. пристосов. до умов середовища,і загибелі в ході еволюції непристосованих. П.Д.–наслідок боротьби за існування;обумовлює,відносну доцільність будови й функцій організмів; творч. роль ПД виражається в перетворенні популяцій,що приводить до появи нових видів.ПД-як осн. рушійний фактор іст. розвитку живої природи. 5.ПРИСТОСОВАНІСТЬ (адаптація,доцільність) -анатомічна структура, фізіологічний процес,або реакція в поведінці організму,яка розвинулась за деякий проміжок часу в процесі еволюції таким чином,що стала підвищувати довготривалий  репродуктивний успіх даного організму.Термін «адаптація» також інколи використ. як синонім природного відбору,але більшість біологів не схвалюють такого використання.6.ПОПУЛЯЦІЙНІ ХВИЛІ(хвилі життя)–періодичні або неперіодичні коливання чисельності видів всіх живих організмів,як правило,діє вибірково, випадково знищують особини,завдяки чому рідкий генотип може зробитися звичайним,і підхоплений природнім добором.У природі постійно відбув. коливання чисельності популяцій.Ці процеси поміняють один одного більш-менш регулярно,тому їх називають хвилями життя або популяційними хвилями.В одних випадках вони пов’язані із сезоном року(у багатьох комах,в однолітніх рослин).В ін.випадках хвилі спостерігаються через більш тривалі строки й пов’язані з коливаннями кліматичних умов або врожаїв кормів(масове розмноження білок,зайців,мишей,комах).Іноді причиною зміни чисельності популяцій є лісова пожежа,повінь,дуже сильні морози або посухи.Хвилі випадково й різко змінюють у популяції концентрації генів і генотипів.У період спаду хвиль одні гени й генотипи можуть зникнути повністю, притім випадково й незалежно від їхньої біологічної цінності.А інші також випадково залишаться й при новому наростанні чисельності популяції різко підвищать свою концентрацію.Популяційні хвилі,як і мутаційний процес,поставляють випадковий, ненаправлений спадковий матеріал для боротьби за існування й природного добору. Закон Харді-Вайнберга і підтримка мінливості.Ідеальна популяція,що описує частоту народження генів у рівноважної популяції вільно перехресних організмів:- Чисельність популяції дорівнює нескінченності-Схрещування особин всередині популяції вільне,тобто здійснюється без всяких обмежень.Такі популяції називаються ПАНМІКСНИМИ-Популяція повинна бути абсолютно ізольованою.7.ІЗОЛЯЦІЯ-виникнення бар’єрів,що перешкоджають вільному схрещуванню організмів;одна із причин роз’єднання й поглиблення розходжень між близькими формами й утворення нових видів. Географічна ізоляція(розчленування популяції на просторово відокремлені частини:розселення,горотворчі процеси, утв.островів, винекн.пустель,водоймищ);Біологічна ізоляція:еколого-етологічна (панміксія порушується внаслідок викор. окремими групами різних екологічних ніш,партнери яких не зустріч.,або зустріч.рідко,а також внаслідок виникн.перешкод для спарювання,зумовлених особливостями поведінки); морфо-фізіологічна(виникн. морфофіз.відмін в органах розмн.:різна будова, неспівпадання статевих циклів); генетична(виникають такі генотипи(поліпоїди),які не можуть ефективно схрещуватись,а якщо схрещування і відбув,то утв.стерильне потомство).Всі 3 форми біоізоляці сприяють диференціації груп і закріплюють відміни між ними. 10.ДИВЕРГЕНЦІЯ-розходження ознак і властивостей у спочатку близьких груп організмів у ході еволюції.Поняття введено  Дарвіном для пояснення походження видів тварин і рослин,їх різноманіття, виникнення розмежування між видами, обґрунтування вчення про монофілетичне походження видів від спільного кореня. Дивергентність еволюційного процесу  виводиться з фактів різноспрямованої мінливості,переважного виживання і розмноження в ряді поколінь крайніх варіантів, які в меншій мірі конкурують між собою.Дивергенція ознак під впливомприродного відбору приводить до диференціації видів і їх спеціалізації. Пізніше поняття дивергенції було доповнено концепцією  адаптивної радіації.Наприклад,у метеликів родини білянок дивергенція ознак сталася в напрямку пристосування гусениць до поїдання різних кормових рослин—капусти, ріпи.Серед жовтеців одні види живуть у воді,інші—в болотистих місцях,лісах або на луках.За сучасними уявленнями, дивергенція ознак виникає в результаті дизруптивного відбору,а також ізоляції,і не обов'язково пов'язана з гострою внутрішньовидовою боротьбою.