Az emésztőrendszer és a légzőrendszer törzsfejlődése. A gerincesek légzőrendszerének törzsfejlődése Az idegrendszer törzsfejlődése

Az összes chordátum légzőrendszere mind topográfiailag, mind eredetében a bélhez kapcsolódik. A vízi akkordokban a légzés funkcióját a bélcső (garat) elülső szakaszán áthatoló kopoltyúrések látják el. A szárazföldi húrok képviselőinél az embrionális fejlődés során kopoltyúrések keletkeznek, majd eltűnnek. Légzési funkciójukat a tüdő látja el, amely a bélfal kiemelkedéséből képződik.

A kopoltyúapparátus evolúciója akkordokban a kopoltyúrések számának csökkenésében fejeződött ki, miközben egyidejűleg a légzőfelületet is növelte a kopoltyúszálak képződése révén. A tüdő evolúciója a többé-kevésbé összetett légutak szétválásában és a légzőfelület növekedésében fejeződik ki, szivacsos szerkezetű tüdők kialakulása révén, elágazó intrapulmonális hörgők komplex rendszerével, amelyek sejtfalakkal rendelkező vezikulákban végződnek.

A legprimitívebb légzőrendszer a lándzsa (a koponya nélküliek alfiluma). A bél elülső szakaszát - a garat falát - kopoltyúrések (legfeljebb 150 pár) perforálják, amelyek a pitvari (peribranchiális) üregbe nyílnak. A ciklostomákban (a gerincesek alvilága) a légzőszervek kopoltyúzsákok (5-15 pár), amelyek a bél elülső részével kommunikálnak, és független nyílásokkal nyílnak kifelé.

A halaknak 4-7 (leggyakrabban 5) kopoltyúzsákja van, a kopoltyúívek között résszerű rés formájában. Számos kopoltyúszálat tartalmaznak, amelyeket kapillárisok hatolnak át. A kopoltyúívek homorú felületén elhelyezkedő porzók megakadályozzák, hogy a táplálék a garatból a kopoltyúkba kerüljön. Ezenkívül néhány halnak további légzőszervei vannak, amelyek lehetővé teszik számukra a levegő oxigén felhasználását. Külön érdekesség az úszóhólyag léglégzésre és tüdőképződésre való használata. Az úszóhólyag falai erekben gazdagok, így egyes halaknál, amelyek az iszapba fúródnak, gázcserére szolgálhat. Ennek ellenére a legtöbb hal úszóhólyagja nem homológ a tüdővel, mivel a kopoltyúzsák hasi részéből, az úszóhólyag pedig annak háti részéből fejlődik ki. Az úszóhólyag csak a szuperuszonyos halakban képződik a bél hasi részének kiemelkedéseként, és homológként szolgál a szárazföldi állatok tüdejéhez. A tüdőhalnak van tüdeje, de nincs úszóhólyagja. A pulmonalis légzés kialakulása kapcsán a külsőeken kívül belső orrlyukakkal (choanae) rendelkeznek, amelyeken keresztül a szaglóüregek a bélcső elülső részének üregével kommunikálnak.

A kétéltű lárváknál, mint egyes halaknál, a légzőszerveket faszerűen elágazó külső kopoltyúk képviselik. Nyilvánvalóan a kopoltyúívek felső végének kopoltyúszálaiból fejlődtek ki kifelé irányuló mozgásuk következtében. A legtöbb felnőtt kétéltű tüdeje vékony falú sejttasakok formájában fejlődik ki. A lárvákban a garat hasfalának páros kinövései formájában képződnek az utolsó kopoltyúzsák után. A kétéltűeknél a légzőfunkciót a tüdőn kívül a bőr is ellátja, nagyszámú vérhajszálerrel és nyálkamirigyekkel. A légutak differenciálódása a choanae és a légcső megjelenésében (még nincsenek hörgők), valamint a rájuk húzódó arytenoid porcokban és hangszalagokban fejeződik ki (csak férfiaknál). A hangerősítést a szájüreg nyálkahártyája által alkotott hangzacskók érik el. A gége váza homológ az ötödik ágív hasi szakaszával.

A hüllőknél a tüdő bonyolultabbá válik. Számos sejtes keresztléc alakul ki, amelyek élesen növelik a tüdő légzőfelületét. A légutak fejlődése is megfigyelhető, elágazó hörgők jelennek meg.

A madarak tüdeje szivacsos test, amelybe a hörgők ágai hatolnak be, és nem zsákok, mint a hüllőké.

Emlősökben a hörgőfa összetettebbé válik a második, harmadik és negyedik rendű hörgők, hörgők és alveolusok jelennek meg. A mellkasi üreget a hasüregtől a rekeszizom választja el, amely létfontosságú szerepet játszik a légzésben.

Érdekes látni a gégeporcok (pajzsmirigyporcok) megjelenését, amelyeket a második és harmadik kopoltyúív alkot.

A Koponyanélkülinél Nincsenek speciális légzőszervek, és a légzési funkciót a garat látja el - az emésztőcső elülső része, amelyet kopoltyúrésekkel hatolnak át.

A halakban légzőszervek - kopoltyúk - négy kopoltyúív felső oldalán helyezkednek el élénkvörös szirmok formájában. A víz bejut a hal szájába, átszűri a kopoltyúréseken, átmosva a kopoltyúkat, és kiürül a kopoltyútakaró alól. A gázcsere számos kopoltyúkapillárisban megy végbe, amelyekben a vér a kopoltyúkat mosó víz felé áramlik. Az utolsó kopoltyúív mögött páros képződmény képződik - egy úszóhólyag, amely hidrosztatikus funkciókat lát el.

Kétéltűeknél Felnőttkorban a tüdő működik. A gége először jelenik meg. A tüdő közvetlenül a gégeből indul ki. Nagysejtűek és kicsi a légzőfelületük, ezért a gázcsere túlnyomórészt a bőrön keresztül történik.

Hüllők Felső légutakkal (az orrüreg nincs teljesen elhatárolva a szájüregtől) és alsó légutakkal is rendelkeznek - a gége, a légcső és a hörgők. A tüdő finoman hálózott és nagy légzőfelülettel rendelkezik. A membrán először jelenik meg, de passzív értéke van.

Emlősökben a légutakat csillós hám béleli. Teljesen elkülönülnek az emésztőrendszertől, és csak a garatban keresztezik vele. A hörgők többször elágaznak. A mellkas térfogatát megváltoztató fő izom a rekeszizom.

Az emberi embriogenezis az emésztőrendszer és a légzőrendszer kezdeti egységét tükrözi. Ez az alapja a nyelőcső és a légcső veleszületett fejlődési rendellenességeinek, például a nyelőcső-fisztuláknak. A cisztás hypoplasia a tüdő fejletlensége.

16. A húrok keringési rendszerének törzsfejlődése. Az artériás elágazó ívek törzsfejlődése. A szív és a keringési szervek ontofilogenetikailag meghatározott fejlődési rendellenességei emberben.

A lándzsánál a keringési rendszer zárt. A vérkeringésnek egy köre van. A hasi aortán keresztül a vénás vér az afferens elágazó artériákba jut, ahol oxigénnel gazdagodik. Az efferens elágazó artériákon keresztül a vér a dorsalis aorta gyökereihez áramlik, amelyek szimmetrikusan helyezkednek el a test mindkét oldalán. Ennek a két érnek az elülső ágait nyaki artériáknak nevezzük. A hátsó ágak alkotják a háti aortát, amely számos artériába ágazik és a szervekhez jut. A szöveti gázcsere után a vér belép a páros elülső és hátsó kardinális vénákba. Az elülső és hátsó kardinális vénák mindkét oldalon a Cuvier-csatornába ürülnek. Mindkét Cuvier-csatorna a hasi aortába ürül. Az emésztőrendszer szerveiből a vénás vér a máj portális vénáján, majd a májfolyamba áramlik, és onnan a májvénában kapillárisok gyűlnek össze, amelyen keresztül a vér a hasi aortába jut.

Keringési rendszer hal fogd be. A szív kétkamrás, egy pitvarból és egy kamrából áll. A szívkamrából a vénás vér a hasi aortába kerül, amely a kopoltyúba viszi, ahol oxigénnel dúsítja és megszabadítja a szén-dioxidtól. A kopoltyúkból kiáramló artériás vér a háti aortában gyűlik össze, amely a test mentén, a gerinc alatt helyezkedik el. Számos artéria ágazik el a háti aortából a hal különböző szervei felé. Bennük az artériák nagyon vékony kapillárisok hálózatává bomlanak fel, amelyek falain keresztül a vér oxigént szabadít fel, és szén-dioxiddal dúsul. A vénás vér a vénákban gyűlik össze, és azokon keresztül a pitvarba, onnan pedig a kamrába áramlik. Következésképpen a halaknak egy keringése van.

Keringési rendszer kétéltűeknél zárva. A szív háromkamrás. A kamra jobb felétől egyetlen ér kezdődik - az artériás kúp, amely 3 érpárra ágazik: a bőr - pulmonalis artériák, az aortaív és a nyaki artériák. A vér teljes keveredése nem következik be. Ezért a vénás vér első része a conus arteriosusba kerül, majd onnan a bőr tüdőartériáiba. A kamra közepéből származó vér az aortaívekbe, a fennmaradó mennyiségű artériás vér pedig a nyaki artériákba kerül. Az aorta két íve körbeveszi a szívet, és összekapcsolódik, hogy kialakítsa a háti aortát, amely az egész testet vegyes vérrel látja el, kivéve a fejet. A hátsó kardinális vénák nagymértékben lecsökkennek, és hátsó vena cava-vá válnak. Az elülső cardinalis vénákat a jugularis váltja fel, a Cuvier-csatornákat, amelyek a subclavia vénákkal együtt a nyaki vénákba áramlanak, anterior vena cava-nak nevezik.

A hüllőkben hiányos septum jelenik meg a szívben. A szívből nem egy ér jön ki, hanem három, az artériás törzs osztódása következtében. Az artériás vért szállító jobb aortaív a kamra bal feléből, a vénás vérrel rendelkező pulmonalis artéria pedig a jobb feléből indul ki. A kamra közepétől kezdődik a bal aortaív, amely kevert vért szállít. Mindkét aortaív a szív mögött kapcsolódik, és kevert vérrel látja el a szervezetet, de már több oxigént tartalmaz. A vénás rendszer nem különbözik a kétéltűek vénás rendszerétől.

Emlősökben A vénás és az artériás véráramlás teljesen elválik. Komplett négykamrás szív. A jobb aortaív csökkentése és csak a bal megőrzése. Ennek eredményeként minden szervet artériás vérrel látnak el. Egy névtelen véna keletkezik, amely egyesíti a bal nyaki és szubklavia vénát a jobbal.

Szívfejlődési zavarok szerkezeti, elhelyezkedési és helyzeti anomáliákban fejezhető ki. Lehetőség van egy kétkamrás szív megőrzésére. A pitvari septum defektusok gyakrabban fordulnak elő. Lehetséges a szív nyaki ectopia, amelyben a nyaki régióban található. Mindkét aortaív perzisztenciája, a ductus arteriosus perzisztenciája

Az artériás elágazó ívek törzsfejlődése.

A legtöbb gerinces embriogenezisében 6 pár kopoltyúív képződik, ami a koponya 6 pár zsigeri ívének felel meg. Az első két zsigeri ívpár az arckoponya része, az első 2 pár gyorsan lecsökken. A halakban maradt 4 kopoltyúartériaként funkcionál. Szárazföldi állatokban ez a pár nyaki artériává válik. A 4. pár az aortaívekké válik. Kétéltűeknél és hüllőknél mindkét ér működik, emlősöknél a 4. pár is kialakul, de ekkor a jobb aortaív lecsökken. Az 5. pár minden szárazföldi állatnál redukált, kivéve a farkos kétéltűeket.

17. A gerincesek szaporodási és kiválasztó rendszerének törzsfejlődése. A gerincesek kiválasztó és szaporodási rendszerének kapcsolata. A vese evolúciója. Az ivarmirigyek evolúciója. Az urogenitális csatornák evolúciója. A vesék, a húgyúti traktus és az ivarmirigyek ontofilogenetikailag meghatározott fejlődési rendellenességei emberben.

A vese evolúciója.

A vese 3 fejlődési szakaszon megy keresztül: az előnyben részesített vese a fejvese (pronephros), az elsődleges vese a törzsvese (mesonephros), és a másodlagos vese a kismedencei vese (metanephros).

A vese működik a halak és kétéltűek lárváiban. 2-12 nefronból áll, melyek tölcsérei általában nyitottak, a kiválasztó csatornák pedig a kloákához kapcsolódó pronefris csatornába nyílnak. A preferencia a test fej végén található.

Felnőtt halakban és kétéltűekben a vesék mögött primer vesék alakulnak ki, amelyek akár több száz nefront is tartalmazhatnak. Az ontogenezis során a nefronok száma nő. Ezek alkotják a vese glomerulusok kapszuláját. A kapszulák csészék alakúak.

Hüllőkben és emlősökben másodlagos vesék fejlődnek ki. A kismedencei régióban helyezkednek el. Több százezer nefront tartalmaz. A nefronoknak nincs tölcsére, és a coelommal való kapcsolat teljesen megszakad. A nephron tubulus megnyúlik, emlősökben proximális és disztális szakaszokra differenciálódik, amelyek között a Henle hurok alakul ki.

Az ivarmirigyek evolúciója.

A porcos halakban a nőstények és a hímek ivarmirigyeinek felépítése hasonló. Az összes többi gerincesnél a petefészek tüszős szerkezetű, azaz tüszőket tartalmaz, amelyek mindegyike egy jövőbeli tojást tartalmaz. A herék magvas csöveket tartalmaznak. Minden változó testhőmérsékletű gerincesnél az ivarmirigyek a hasüregben helyezkednek el. A legtöbb emlősnél a hím ivarmirigyek a lágyékcsatornán keresztül a herezacskóba mozognak.

Az urogenitális traktus evolúciója.

A nőstény halakban és a kétéltűeknél a csatorna mindig az ureter, a petevezeték müllerének funkcióját látja el. A férfi Mülleri csatornákban a csatorna szűkül, és a Wolffi-csatorna látja el a nemi és kiválasztó funkciókat. A magzati tubulusok a vesébe ürülnek, és a spermiumok a megtermékenyítés során vizelettel kerülnek a vízbe.

Hüllőknél és emlősöknél, hím farkasszárnyasoknál a csatorna szolgál ejakulációs csatornaként. A Mülleri-csatorna redukción megy keresztül. Wolffi nőstényeknél a csatorna szűkül (kivéve annak farokrészét, amely az uretert képezi), a Mülleri nőstényeknél a petevezeték lesz a petevezeték. A méhlepényben lévő emlősökben a Mülleri-csatorna a petevezetékre, a méhre és a hüvelyre oszlik.

Emberben viszonylag gyakori a szegmentált másodlagos vese, gyakran megfigyelhető a vese kismedencei elhelyezkedése, emberben a külső nemi szervek hermafroditizmusának jelei, nőknél a Wolffi-csatornák redukciójának megsértése fordulhat elő, mivel valamint a méh megkettőződésének különböző formái.

A gázcsere, vagyis a légzés abban fejeződik ki, hogy a szervezet a környezetből (vízből vagy légkörből) felveszi az oxigént, és ez utóbbiba a szövetekben végbemenő oxidációs folyamat végtermékeként szén-dioxidot bocsát ki, aminek következtében a az élethez szükséges energia szabadul fel. Az oxigént a szervezet különféle módokon érzékeli; főként a következőképpen jellemezhetők: 1) diffúz légzés és 2) lokális, azaz speciális szervek általi légzés.
Diffúz légzés az oxigénfelvételből és a szén-dioxid felszabadulásából áll a külső bőrszövet teljes felületén - bőrlégzés - és az emésztőcső hámrétege - béllégzés, azaz speciálisan erre kialakított szervek nélkül. Ez a gázcsere-módszer jellemző a primitív többsejtű állatok bizonyos típusaira, mint például a szivacsokra, coelenterátumokra és laposférgekre, és a keringési rendszerük hiányából adódik.
Magától értetődik, hogy a diffúz légzés csak azokban az organizmusokban rejlik, amelyekben a test térfogata kicsi és a felülete viszonylag nagy, mivel ismert, hogy a test térfogata a sugár kockájával és a megfelelő felülettel arányosan nő. - csak a sugár négyzetére. Következésképpen nagy testtérfogat esetén ez a légzési mód elégtelennek bizonyul.
A diffúz légzés azonban többé-kevésbé megfelelő térfogat-felület arány mellett sem tudja mindig kielégíteni az élőlényeket, hiszen minél energikusabban nyilvánul meg az élettevékenység, annál intenzívebb oxidációs folyamatoknak kell beindulnia a szervezetben.
Az élet intenzív megnyilvánulásaival a test kis térfogata ellenére növelni kell az oxigént tartalmazó környezettel való érintkezési területét, és speciális eszközöket kell használni a légutak szellőzésének felgyorsítására. A gázcsere területének növekedését a következők fejlesztésével érik el: speciális légzőszervek.
A speciális légzőszervek felépítésük és a testben való elhelyezkedésük részleteiben jelentősen eltérnek egymástól. Vízi állatoknál ilyen szervek a kopoltyúk, a szárazföldi állatoknál gerincteleneknél a légcső, gerinceseknél pedig a tüdő.
Kopoltyú légzés. A kopoltyúk külső és belső. A primitív külső kopoltyúk a bőr bolyhos hajtásainak egyszerű kiemelkedései, amelyek bőségesen vannak ellátva kapilláris erekkel. Egyes esetekben az ilyen kopoltyúk funkciójukban alig különböznek a diffúz légzéstől, csak annak magasabb szakasza (332-A, 2. ábra). Általában a test elülső területein koncentrálódnak.

A chordátumok sajátossága az emésztőrendszer és a légzőrendszer filogenetikai és ontogenetikai kapcsolata. A filogenetikai rokonságot az határozza meg, hogy a húrok légzőrendszere az emésztőrendszer alapján alakul ki. Az emésztő- és légzőrendszert kezdetben egyenes cső formájában helyezik el, három részre osztva: elülső, középső és hátsó.

A lándzsa nem rendelkezik speciális légzőszervekkel. A légzési funkciót a garat végzi - az emésztőcső elülső része, amelyet kopoltyúrésekkel hatolnak át. A kopoltyúrések feladata a víz szűrése.

A húrokban, kezdve a halakkal, az emésztési és légzési funkciókat speciális rendszerek látják el, amelyeket anatómiailag a száj és a garat közös ürege egyesít.

Szájüreg. A koponya nélküli állatok szájüregét egy csápokkal ellátott szájüreg előtti tölcsér veszi körül, és csillós hám béleli, amely vízáramlást hoz létre, amely táplálékrészecskéket és oxigént szállít a bélcsatornába. A gerincesek szájnyílását ajkaknak nevezett bőrredők veszik körül. A halak és kétéltűek szájüregének tetejét a koponya alapja képezi, amely az elsődleges kemény szájpadlás. Hüllőkben a szájüreg térfogata megnő, és vízszintes ráncok jelennek meg a maxilláris csontokon, részben felosztva a felső légúti szakaszra és a másodlagos szájüregre. Emlősökben ezek a redők a középvonal mentén összeolvadnak oly módon, hogy egy folytonos másodlagos kemény szájpadlás jelenik meg, teljesen elválasztva a szájüreget az orrüregtől. Emberben a kemény szájpad kialakulása a 8. hét végén kezdődik. Ha a vízszintes ráncok összeolvadása megszakad, lehetséges a kemény szájpad összeolvadása. Ezt a rendellenességet szájpadhasadéknak nevezik. Ez az anomália atavizmus. Előfordulásának genetikai mechanizmusa bizonyított. Számos kromoszóma-szindrómában megfigyelhető (Patau, Edwards), és izoláltan is örökölhető.

A gerinces fogak eredete rokonságban áll a porcos halak placoid pikkelyeivel, amelyek folyamatos átmenetet mutatnak a tipikus pikkelyektől a fogakig a szájüregben. A fogak kezdetben több sorban helyezkednek el, és lefedik a szájüreg teljes nyálkahártyáját, sok halnál még a nyelven is találhatók. A hüllőkben a fogak egy sorban helyezkednek el, és a halakhoz és a kétéltűekhez hasonlóan a fogrendszer homodont, azaz nincs különbségtétel.

Az emlősök fogait metszőfogakra, szemfogakra és őrlőfogakra különböztetik meg. heterodont fogászati ​​rendszer. Különböző funkciókat látnak el. Ha a metszőfogak és különösen a szemfogak hasonlítanak őseik kúpos fogaihoz, akkor a legnagyobb evolúciós átalakulásokon az őrlőfogak mentek keresztül. Először a mezozoikum korának vadállatfogú gyíkjaiban jelentek meg a fogazat tágulása és további gumók megjelenése, majd a rágófelületük megnövekedése miatt, amikor kisimították őket. Az emlősök teljes fogszáma csökken, magasabb főemlősöknél eléri a 32-t. A fogak csak az állkapcsok alveoláris ívein helyezkednek el a sejtekben. A fog alapja elkeskenyedik a gyökér kialakításához.

Állatoknál a fogak, akárcsak a placoid pikkelyek, többször is kieshetnek. A fogak ismétlődő változásait polifiodontizmusnak nevezik. Az emberi ontogenezisben csak két nemzedék cserélődik fel - a tej és az őshonos. Ezt a jelenséget diphyodontizmusnak nevezik.

Emberben a fogászati ​​rendszer atavisztikus anomáliái lehetségesek, mind differenciálódásuk, mind mennyiségük megsértésével összefüggésben.

1) ritka anomália - homodont fogászati ​​rendszer, amikor a fogak differenciálatlanok és mindegyik kúpos alakú.

2) őrlőfogak tricuspidális szerkezete.

3) további fogak kitörése sorban vagy azon túl, még a kemény szájpadláson is.

A fogak számának további csökkenésére irányuló tendencia bizonyítéka az, hogy gyakran az utolsó őrlőfogak - „bölcsességfogak” - egyáltalán nem törnek ki, és ha kitörnek, akkor későn - akár 25 évig. Ezek a fogak egyértelműen maradvány jellegűek, mert méretűek és rosszul differenciáltak.

A gerincesek szájüregének alján van egy páratlan kiemelkedés - a nyelv. Az emlősökben a nyelv három alapelemből áll - egy páratlan és két párosítva, amelyek az első előtt fekszenek. A páros rudimentek összenőnek, és a nyelv testét alkotják. A legtöbb hüllőnél ez a fúzió nem teljes, és a nyelv a végén villás. Emberben a kétágú nyelv ritka fejlődési hiba.

A halaknak nincs nyálmirigyük, a táplálékot vízzel együtt lenyelik. A szárazföldön élő kétéltűeknek több nyálmirigyük van. Csak nyálkát termel. A hüllők nyála emésztőenzimeket, egyes kígyókban méreganyagokat tartalmaz. Az emlősökben számos nyálmirigy található. Ezek kicsik (fogak, bukkális, palatális, nyelvi, homológok a kétéltűek és hüllők mirigyeivel, és nagyok - nyelv alatti, submandibuláris és parotis.

Ontofilogenetikailag meghatározott veleszületett fejlődési rendellenességek emberben: szájpadhasadék, ajakhasadék, villás nyelv, homodont fogak, extra fogak stb.

A halaknál a garatot a nyelőcső, a gyomor, a vékony- és vastagbél követi, a végbélnyílásban végződve. A lándzsával ellentétben a máj és az epehólyag fejlett. A kétéltűek emésztőrendszerében az egyetlen különbség a bél megnyúlása és a vastagbél kloákába való áramlása. A hüllőknél vakbél alakul ki, ami egy fontos evolúciós vívmány, amely lehetővé teszi számukra, hogy bővítsék étrendjüket. Emlősökben a fejlődés az emésztőrendszer differenciálódása, különösen a vakbél méretének növekedése irányába halad. Megjelenik az élelmiszer-specializáció a növényevőkre és a húsevőkre. A méhlepényben lévő emlősökben nincs kloáka, és a végbél a végbélnyílásban végződik.

Az emberi emésztőrendszer ontofilogenetikailag meghatározott fejlődési rendellenességei:

1) az emésztőrendszer egyes részeinek atresia (hiány) és hypoplasia (alulfejlődés).

2) a hasnyálmirigy-szövet heterotópiája a vékonybél vagy a gyomor falában. A heterotópia mechanizmusa a mirigy primordia sejtmigrációjának megsértése a bélcső falából.

3) A kloáka perzisztenciája, amelyben az urogenitális traktus és a végbél egyesül. Normális a fejlődés 8. hete után

A kloákát teljesen meg kell különböztetni a végbélre, a húgycsőre és a nemi szervekre.

Az alsó gerinctelenek nem rendelkeznek speciális légzőszervekkel a bőrön keresztül - diffúz légzés. Az ilyen állatok energiaanyagcseréjét alacsony intenzitás jellemzi. Sok gerinctelen olyan adaptációkat fejleszt ki, amelyek növelik a légzőfelületet helyi speciális légzőszervek formájában. A vízi formákban a légzőszerveket kopoltyúk, a szárazföldi formákban a tüdő és a légcső képviselik.

A légzőszervek működése az alsó húrokban ( lándzsa) átveszi a bélcső elülső részét. A garat falán 100-150 pár nyílás, vagy kopoltyúrés található. A légzőszervek az interbranchialis septák, amelyek ereket tartalmaznak - az elágazó artériákat. A kopoltyúréseken áthaladó víz átmossa a nevezett válaszfalakat, és az oxigén átdiffundál az artériák falán. Mivel a lándzsa kopoltyúartériái nem ágaznak el kapillárisokba, a teljes felület, amelyen keresztül az oxigén belép, kicsi, és az oxidációs folyamatok alacsony szinten mennek végbe. Ennek megfelelően a lándzsa ülő, passzív életmódot folytat.

Progresszív változások a légzőrendszerben in hal számos hámkinövés - kopoltyúszál - megjelenéséből áll az ágközi septumokon. A halak kopoltyúartériái, a lándzsával ellentétben, sűrű kapillárishálózatot alkotnak a kopoltyúszálakban. A halak kopoltyúhasai a garat falának kinyúlásával keletkeznek. A lebenyúszójú halakban a kopoltyúkkal együtt megjelennek a légköri oxigén felhasználására szolgáló szervek. További légzőszervük az úszóhólyag, amely a garat ventrális oldalának páros zsákszerű kinövése, melynek falai erekben gazdagok. A hólyag egy rövid, széles kamrával kapcsolódik a garathoz.

Kétéltűek képesek földi körülmények között élni, ami a légköri légzőszervek továbbfejlődéséhez vezetett tüdő és bőr formájában. A kétéltűek tüdeje homológ a lebenyúszójú halak úszóhólyagjával. Két zsák, amelyet egy kis gége-légcső kamra köt össze a garattal. A pulmonalis tasak falai általában simaak, kis válaszfalakkal, a légzőterület kicsi. \. A légutak rosszul differenciáltak. A tüdő elégtelen fejlettsége miatt a fő légzőszerv a bőr, amely nagyszámú kis véredényt-kapillárist tartalmaz.

Bőr hüllők ki van kapcsolva a légzésből, mert a hüllőket a kiszáradástól védő vastag kanos pikkelyek megakadályozzák a gázcserét, és a tüdő lesz a fő légzőszerv. A tüdőtasakok légzőfelülete meredeken növekszik, mivel falaikon számos elágazó válaszfal jelenik meg, amelyekben az erek áthaladnak.

Ezzel egyidejűleg a hüllők légutaikban progresszív változásokat tapasztalnak. A légcsőben porcos gyűrűk képződnek, osztódnak, két hörgő keletkezik. Megkezdődik az intrapulmonális hörgők kialakulása. Az egyes nagy válaszfalak mélyen benyúlnak a tüdőüregbe, így csak a keskeny központi bejárat marad szabadon. A válaszfalak disztális széleit csillós hám borítja, a legnagyobbban porc jelenik meg. Ennek eredményeként kialakulnak az intrapulmonális hörgők falai.

Emlősök a legbonyolultabb felépítésű tüdejük van. Jellemző a hörgők faszerű elágazódása. A főhörgő meglehetősen nagyszámú másodlagos hörgőre oszlik, amelyek viszont még kisebb, 3. rendű hörgőkre bomlanak fel, és ez utóbbiakból számos 4. rendű kis hörgő alakul ki, stb. vékony falú csövek - hörgőcsövek . A hörgők végein kis hámréteggel bélelt hólyagok vagy alveolusok találhatók. Az egyes alveolusok falai sűrű kapillárishálózattal fonódnak össze, ahol gázcsere történik. Az alveolusok száma eléri a hatalmas számot, ami miatt a légzőfelület drámaian megnő.

Így a légzőrendszer fejlődésének fő iránya a légzőfelület növelése és a légutak izolálása.

(56) Biogenetikai zn. A rákfélék törzsfejlődésének tanulmányozása során F. Muller felhívta a figyelmet egyes modern lárvaformák hasonlóságára kihalt őseik formáival. E megfigyelések alapján arra a következtetésre jutott, hogy az embriogenezisben lévő élő rákfélék megismétlik azt az utat, amelyet őseik a történelmi fejlődés során bejártak. Az egyedfejlődés átalakulásai az evolúcióban F. Muller szerint a szülők ontogenezisének új szakaszaival valósulnak meg. Több jellemző ismétlődése a leszármazottak ontogenezisében. őseinek az ilyen kiterjesztések felhalmozódása magyarázza.

E. Haeckel megfogalmazta az alapvető biogenetikai törvényt, amely szerint az ontogenetika a filogenetika rövid és gyors ismétlődése.

Az összefoglalás példáit a biogenetikai törvény érvényességének bizonyítékaként használják. Abból állnak, hogy megismétlik a felnőtt ősök szerveinek szerkezetét a leszármazottak egyéni fejlődésének bizonyos szakaszaiban. Így a madarak és emlősök embriogenezisében kopoltyúrések és a megfelelő vázképződmények, erek alakulnak ki. A lárvális anurán kétéltűek sok jellemzője megegyezik a kifejlett farkú kétéltűek jellemzőivel. A humán embriogenezisben a bőr hámrétegét először egyrétegű hengeres, majd többrétegű, nem keratinizáló, többrétegű gyengén keratinizáló, végül tipikus keratinizáló hám képviseli. Megfelelő hámtípusok találhatók a kifejlett chordátumokban - lándzsa, csontos hal, farkú kétéltű.

E. Haeckel szerint a felnőttkorban új, evolúciós jelentőségű szereplők jelennek meg. Ahogy a felnőtt formák szerveződése egyre bonyolultabbá válik, az embrionális fejlődés meghosszabbodik a további szakaszok beiktatása miatt.

Az ősi formák azon jellemzőit, amelyek a leszármazottak ontogenezisében ismétlődnek, E. Haeckel palingenezisnek nevezte. A biogenetikai törvény megsértése az evolúciós jelentőséggel nem bíró változásoktól függ, amelyek az egyedfejlődés során, külső körülmények hatására következnek be. Ezek az embrionális fejlődés folyamatainak időbeni (heterokrónia) és térbeli eltolódásában (heterotópiák) állhatnak. E. Haeckel cönogenezisnek nevezte az embriók fejlődési feltételekhez való alkalmazkodása által okozott zavarokat. A heterokrónia egyik példája az idegrendszer korábbi kialakulása és a reproduktív rendszer kialakulásának késése magasabb gerinceseknél és embereknél az alacsonyabbakhoz képest, a heterotopia - a tüdő kialakulása, amely a hátsó kopoltyúpár módosítása. zsákok, amelyek a bél oldalain helyezkednek el, annak ventrális oldalán, szárazföldi gerinces embriók cenogenezise - amnion , chorion, allantois.

A biogenetikai törvény alapján E. Haeckel felvetette a többsejtű szervezetek filogenezisének hipotézisét. A tengerek, a blastea, a gasztrea történelmi fejlődési szakaszai véleménye szerint a többsejtű állatok ontogenezisében a morula, blastula, gastrula szakaszaiként foglalják össze.

A filembryogenezis elmélete. A. N. Severtsov munkái döntő jelentőségűek az ontogenezis és a filogenezis kapcsolatának feltárásában. A. N. Severtsov szerint a filogenetikai átalakulások forrása az ontogenezis korai szakaszában bekövetkező változások, és nem a felnőtt formákban. Ha olyan tulajdonságok kialakulásához vezetnek, amelyek felnőttkorban hasznosak és öröklődnek, akkor nemzedékről nemzedékre öröklődnek és rögzülnek. Az ilyen karakterek szerepelnek a megfelelő szervezetcsoport törzsében. Az embrionális változásokat, amelyek utólag tükröződnek a felnőtt formák szerkezetében, és evolúciós jelentőséggel bírnak, filembryogenezisnek nevezzük, amely három típusból áll.

Az embriogenezis megváltozhat, ha a meglévő szakaszokhoz egy további szakaszt is beiktat anélkül, hogy ez utóbbi torzulna (anabolia), vagy az embriogenezis lefolyása a középső részében megszakad (eltérés). Az embriogenezis kezdetén a normális fejlődési folyamattól való eltérést archallaxiának nevezzük.

Amint látható, a biogenetikai törvényt az ontogenezis anabolikus típusának megfelelő változásai elégítik ki. Ebben az esetben az embrionális fejlődés lényegében egymást követő összesítések sorozata. Eltérés esetén ismétlődések figyelhetők meg, de korlátozott mértékben, és archallaxiában ezek hiányoznak.

A filembryogenezis elmélete szerint az egyedfejlődés korai szakaszában bekövetkező változások képezik a szervek filogenetikai átalakulásának alapját. Így az ontogenetika nemcsak egy bizonyos faj élőlényeinek evolúciójának lefolyását tükrözi, hanem a változásokon átmenően befolyásolja egy adott állatcsoport történelmi fejlődésének folyamatát. A fentiekből következik, hogy bizonyos értelemben a filogenezis az ontogenezis okának tekinthető (E. Haeckel). Ugyanakkor mindaddig, amíg e szervek embriogenezisének megváltoztatásával evolúciósan jelentős változások következnek be a felnőttkori szervek szerkezetében, a filogenezis az ontogenezis függvénye (A. N. Severtsov).

(59) A fajok fogalma és az emberek faji egysége. A modern emberiség egy fajhoz, a Homo sapienshez tartozik. Ezt bizonyítja a termékeny és teljes értékű utódok születése a népesség egyes jellemzőiben élesen eltérő etnogeográfiai csoportjainak képviselői között. Az emberek faji egysége a Homo nemzetség három fő jellemzőjének – az egyenes testhelyzetnek, a felső végtagok markoló típusának, a fejlett beszédműködésnek és gondolkodásnak – reprodukcióján alapul. A nevezett tulajdonságok vezető szerepet játszanak az összes hominida túlélésének és fejlődésének biztosításában. A mozgásszervi rendszer és az agy szerkezeti sajátosságai, amelyektől a függőleges testtartás, a szerszámtevékenység és a szociabilitás függ, jelentős konzervativizmussal rendelkeznek. A különböző etnoföldrajzi csoportok képviselőit azonos szellemi potenciál jellemzi. Ugyanakkor a Homo sapiens élesen politípusos faj, amely három „nagy” emberfaj és számos kisebb csoport jelenlétében nyilvánul meg, amelyek főként külső jellemzők komplexumában különböznek egymástól.

Vannak kaukázusi (eurázsiai), ausztrál-negroid (egyenlítői) és mongoloid (ázsiai-amerikai) „nagy” fajok.

A kaukázusiak világos vagy sötét bőrűek, egyenes vagy hullámos hajjal, fejlett arcszőrrel, keskeny kiálló orrral és vékony ajkakkal rendelkeznek. A mongoloidokat világos vagy sötét bőr, egyenes, gyakran durva haj, lapos arc, kiemelkedő arccsontokkal, ferde szemforma, kifejezett „harmadik szemhéj” (epicanthus), valamint az orr és az ajkak átlagos szélessége különbözteti meg. Az Australo-Negroidok sötét bőrűek, göndör, gyapjas vagy hullámos hajúak, vastag ajkak, széles, kissé kiálló orr, keresztirányú orrlyukakkal. A különböző fajok képviselői bizonyos fiziológiai és biokémiai jellemzőkben különböznek egymástól. Így a feketék és az egyenlítői zóna többi népének alapanyagcseréje alacsonyabb, mint az európaiaké. Utóbbiban a vérplazma koleszterintartalma eléri a 4,64 mmol/l-t, míg az előbbiben a 3,48 mmol/l-t.

Az alapvető emberi tulajdonságok közössége és a történelmi fejlődés fő vonala, az utódok hasznossága a fajok közötti házasságokban azt jelzi, hogy a fajokra való felosztás a hominidák evolúciójának meglehetősen előrehaladott szakaszaira utal. Összehasonlító biokémiai és antropológiai adatok alapján feltételezhető, hogy az emberiségben kezdetben a mongoloid és a kaukázusi-negroid fajokat különböztették meg. Később ez utóbbiból alakultak ki az eurázsiai és az ausztrál-negroidok. Ezek az események nyilvánvalóan a paleoantropokról a neoantrópokra való átmenet szakaszában zajlottak.

A nagy földrajzi felfedezések korszaka előtt a „nagy” fajokat egy bizonyos település jellemezte az egész bolygón. A mongoloid faj képviselői Észak-, Közép-, Kelet- és Délkelet-Ázsiában, Észak- és Dél-Amerikában, az Australo-Negroid faj az Óvilágban, a Rák trópusától délre, a kaukázusi faj Európában, Észak-Afrikában található. , Nyugat-Ázsia és Észak-India. Számos faji jellemző adaptívan megfelelő az ökumene azon részén, ahol a fajok sok évezreden át kialakultak és éltek. Ide tartozik a negroidok bőrének és gyapjas szőrének pigmentációja (a napsugárzás fokozott szintje), a kaukázusiak orrüregének nagy mérete (a téli lehűtött levegő hatása), az epicanthus, a keskeny szemrepedés, a zsírszövet sajátos lerakódása a mongoloidok arca (védi a szemet a széltől, a portól, a hóról visszaverődő napfénytől és az arcszövetek hipotermiájától). Feltételezhető, hogy a faji tulajdonságkomplexumok kialakulása a természetes szelekció hatására következett be. Ugyanakkor kerülni kell az ilyen komplexek adaptív természetének egyszerűsített megértését általában. A faji komplexum egyes jellemzői a korrelatív variabilitás miatt jelenhetnek meg. Így a mongoloidok lapított arcának kialakulásában a fő szerepet a rágókészülékben és az arcváz általános szerkezetében bekövetkezett elsődleges változások játszották. A „nagy” fajokon belüli különböző morfológiai típusok és csoportok azonosításában a keresztezés, a hosszú távú szaporodás egy nagyfokú genetikai rokonsággal rendelkező populációban, valamint az Oikumene peremén elhelyezkedő népek vonatkozásában genetikai sodródás lehetséges. szerepet játszani.

(60) A bioszféra doktrínája. A „bioszféra” kifejezést E. Suess ausztrál geológus vezette be 1875-ben, hogy a Föld egy különleges héját jelölje, amelyet élő szervezetek halmaza alkot, és amely megfelel a bioszféra biológiai fogalmának. Ebben az értelemben a kifejezést jelenleg számos kutató használja.

Az élet természeti folyamatokra gyakorolt ​​széles körű befolyásának gondolatát V. V. Dokuchaev fogalmazta meg, aki megmutatta a talajképződési folyamat függőségét nemcsak az éghajlattól, hanem a növényi és állati szervezetek együttes hatásától is.

V. I. Vernadsky kidolgozta ezt az irányt, és kidolgozta a bioszféráról, mint bolygónk globális rendszeréről szóló doktrínát, amelyben a geokémiai és energiatranszformációk fő menetét az élő anyag határozza meg. A bioszféra fogalmát nemcsak magukra az élőlényekre, hanem azok élőhelyére is kiterjesztette, ezzel biogeokémiai jelentést adva a bioszféra fogalmának. A Föld megjelenését geológiai időskálán megváltoztató legtöbb jelenséget korábban tisztán fizikai, kémiai vagy fizikai-kémiai jelenségnek tekintették (erózió, oldódás, ülepedés, kőzetek mállása stb.). V. I. Vernadsky megalkotta az élő szervezetek geológiai szerepének doktrínáját, és megmutatta, hogy az utóbbiak tevékenysége a legfontosabb tényező a bolygó ásványi héjainak átalakulásában.

V. I. Vernadsky nevéhez fűződik a bioszféra társadalmi-gazdasági koncepciójának kialakulása is, ami az evolúció egy bizonyos szakaszában a nooszférává való átalakulását tükrözi (lásd a 10. fejezetet) az emberi tevékenység eredményeként, amely elnyeri a bioszféra szerepét. független geológiai erő. Figyelembe véve a bioszféra rendszerszerű szerveződési elvét, valamint azt, hogy működése anyag- és energiaciklusokon alapul, a modern tudomány a bioszféra biokémiai, termodinamikai, biogeocenotikus, kibernetikai fogalmait fogalmazta meg.

A bioszféra a Föld héja, amelyet élőlények laknak és aktívan átalakítanak. V. I. Vernadsky szerint a bioszféra egy héj, amelyben élet létezik vagy létezett a múltban, és amely élő szervezeteknek volt kitéve. Ebbe beletartoznak: 1) élőlények halmaza; 2) az élőlények élete során keletkező és feldolgozott biogén anyag (légköri gázok, szén, olaj, pala, mészkő stb.); 3) inert anyag, amely élő szervezetek részvétele nélkül képződik (tektonikus tevékenység termékei, meteoritok); 4) bioinert anyag, amely az élőlények létfontosságú tevékenységének és az abiogén folyamatoknak (talaj) együttes eredménye.

A b/s felépítése és funkciói. A bioszféra többszintű rendszer, amely különböző bonyolultságú alrendszereket foglal magában. A bioszféra határait az élőlények eloszlási területe határozza meg a légkörben, a hidroszférában és a litoszférában. A bioszféra felső határa körülbelül 20 km magasságban halad át. Így az élő szervezetek a troposzférában és a sztratoszféra alsóbb rétegeiben telepednek meg. Ebben a környezetben a megtelepedést korlátozó tényező a magassággal növekvő ultraibolya sugárzás intenzitása. Szinte minden élőlény, amely a légkör ózonrétege fölé hatol, elpusztul. A bioszféra a világ óceánjainak teljes mélységéig behatol a hidroszférába, amit az élő szervezetek és szerves üledékek 10-11 km mélységig történő felfedezése is megerősít. A litoszférában az élet elterjedésének területét nagymértékben meghatározza a folyékony víz behatolási szintje - az élő szervezetek körülbelül 7,5 km-es mélységben találhatók.

Légkör. Ez a héj főleg nitrogénből és oxigénből áll. Alacsonyabb koncentrációban szén-dioxidot és ózont tartalmaz. A légkör állapota nagy hatással van a földfelszínen és a vízi környezetben zajló fizikai, kémiai és különösen biológiai folyamatokra. Biológiai szempontból a legfontosabb

A folyamatok a következőket tartalmazzák: az élőlények légzéséhez és az elhalt szerves anyagok mineralizációjához használt légköri oxigén, a fotoszintézis során elfogyasztott szén-dioxid, valamint az ózon, amely megvédi a földfelszínt a kemény ultraibolya sugárzástól. A légkörön kívül élő szervezetek létezése lehetetlen. Ez látható az élettelen Hold példáján, amelynek nincs légköre. Történelmileg a légkör fejlődése a geokémiai folyamatokkal, valamint az élőlények élettevékenységével függ össze. Így a bolygó evolúciója során nagyrészt a vulkáni tevékenység következtében nitrogén, szén-dioxid és vízgőz, a fotoszintézis eredményeként pedig oxigén keletkezett.

Hidroszféra. A víz a bioszféra összes összetevőjének fontos alkotóeleme, és az élő szervezetek létezéséhez szükséges egyik tényező. Legnagyobb része (95%) a világóceánban található, amely a Föld felszínének körülbelül 70%-át foglalja el. Az óceánok vizeinek össztömege meghaladja az 1300 millió km 3 -t. Körülbelül 24 millió km 3 víz található a gleccserekben, és ennek a térfogatnak a 90%-a az antarktiszi jégtakaróban található. Ugyanennyi víz található a föld alatt. A tavak felszíni vize megközelítőleg 0,18 millió km 3 (ennek fele sós), a folyóké pedig 0,002 millió km 3. Az élő szervezetek testében lévő víz mennyisége eléri a 0,001 millió km 3 -t. A vízben oldott gázok közül az oxigén és a szén-dioxid a legfontosabb. Az óceánok vizében lévő oxigén mennyisége a hőmérséklettől és az élő szervezetek jelenlététől függően nagyon változó. A szén-dioxid koncentrációja is változó, és az óceán teljes mennyisége 60-szor nagyobb, mint a légkörben. A litoszféra kialakulásával összefüggésben jött létre a hidroszféra, amely a Föld geológiai története során jelentős mennyiségű vízgőzt és úgynevezett juvenilis (földalatti magmás) vizeket bocsátott ki.

Litoszféra. A litoszférában élő élőlények nagy része a talajrétegben koncentrálódik, amelynek mélysége általában nem haladja meg a több métert. A talajokat, amelyek V. I. Vernadsky terminológiája szerint bioinert anyagok, a kőzetek pusztulása során keletkező ásványi anyagok és a szerves anyagok - az élőlények létfontosságú tevékenységének termékei.

Élő szervezetek (élőanyag). Jelenleg mintegy 300 ezer növényfajt és több mint 1,5 millió állatfajt írtak le. Ennek 93%-át a szárazföldi, 7%-át a vízi állatfajok képviselik. Az élőanyag tömeg szerint a bioszféra inert anyagának 0,01-0,02%-át teszi ki, de az élő szervezetekben végbemenő anyagcsere miatt vezető szerepet játszik a biogeokémiai folyamatokban. Mivel az élőlények az anyagcserében használt szubsztrátokat és energiát a környezetből vonják ki, azt az életük által átalakítják. A bioszférában az élőanyag éves termelése 232,5 milliárd tonna száraz szervesanyag. Ugyanezen idő alatt bolygóméretekben 46 milliárd tonna szerves szén szintetizálódik a fotoszintézis folyamatában.

Biotikus ciklus. A bioszféra fő feladata a kémiai elemek körforgásának biztosítása. A globális biotikus ciklus az összes lakos részvételével zajlik

organizmusok bolygója. Az anyagoknak a talaj, a légkör, a hidroszféra és az élő szervezetek közötti áramlásából áll. A biotikus körforgásnak köszönhetően az élet hosszú távú létezése és fejlődése lehetséges korlátozott mennyiségű kémiai elem mellett. A zöld növények szervetlen anyagok felhasználásával, a Nap energiáját felhasználva szerves anyagokat hoznak létre, amelyeket más élőlények (heterotróf fogyasztók és rombolók) elpusztítanak, így e pusztulás termékeit a növények új szerves szintézisekhez használhatják fel.

Az anyagok globális körforgásában fontos szerepe van a víznek az óceán, a légkör és a litoszféra felső rétegei közötti keringésének. A víz elpárolog, és a légáramlatok sok kilométeren át szállítják. Csapadék formájában a föld felszínére hullva hozzájárul a kőzetek pusztulásához, hozzáférhetővé teszi azokat a növények és mikroorganizmusok számára, erodálja a talaj felső rétegét, és a benne oldott kémiai vegyületekkel és lebegő szerves részecskékkel együtt a talajba kerül. az óceánok és tengerek.

Szénciklus a légköri szén-dioxid rögzítésével kezdődik a fotoszintézis folyamatán keresztül. A fotoszintézis során képződő szénhidrátok egy részét maguk a növények használják fel energiaszerzésre, egy részét pedig az állatok fogyasztják el. A növények és állatok légzése során szén-dioxid szabadul fel. Az elhalt növények és állatok lebomlanak, a szöveteikben lévő szén oxidálódik és visszatér a légkörbe. Hasonló folyamat megy végbe az óceánban is.

Nitrogén ciklus a bioszféra minden területére is kiterjed. Bár a légkörben lévő készletei gyakorlatilag kimeríthetetlenek, a magasabb rendű növények csak hidrogénnel vagy oxigénnel kombinálva tudják felhasználni a nitrogént. Ebben a folyamatban rendkívül fontos szerepet játszanak a nitrogénmegkötő baktériumok. Amikor ezeknek a mikroorganizmusoknak a fehérjéi lebomlanak, a nitrogén visszakerül a légkörbe.

A biotikus ciklusnak köszönhetően a bioszférát bizonyos geokémiai funkciók: gáz - a gázok biogén migrációja a fotoszintézis és a nitrogénkötés eredményeként; koncentráció - a külső környezetben szétszórt kémiai elemek élő szervezetek általi felhalmozódása; redox - változó vegyértékű atomokat tartalmazó anyagok (például vas, mangán) átalakulása; biokémiai - élő szervezetekben előforduló folyamatok.

A bioszféra stabilitása. A bioszféra egy összetett ökológiai rendszer, amely álló üzemmódban működik. A bioszféra stabilitása annak köszönhető, hogy a biotikus ciklusban különböző funkciókat ellátó organizmusok három csoportja - termelők (autotrófok), fogyasztók (heterotrófok) és destruktorok (mineralizáló szerves maradványok) - tevékenységének eredményei kölcsönösen kiegyensúlyozottak. A bioszféra homeosztatikus állapota nem zárja ki evolúciós képességét.

(61) A b/s alakulása. Bolygónk fennállásának jelentős időszakában a bioszféra fejlődését befolyásoló fő tényezők a geológiai és éghajlati folyamatok voltak. Az élő szervezetek evolúciója hozzájuk kapcsolódik.

Az első élő szervezetek - a prokarióták - az archeai korszakban jelentek meg. Anaerobok voltak, amelyek fermentáció útján nyerték az energiát. Élelmiszerként abiogén eredetű szerves anyagokat használtak.

Idővel az abiogén eredetű szerves anyagok elkezdtek kiszáradni az ősóceánban. Az autotróf szervezetek, különösen a zöld növények megjelenése biztosította a szerves anyagok további folyamatos szintézisét a napenergia felhasználásával. Ez megteremtette az életformák további fejlődésének, komplexitásának előfeltételét.

A fotoszintézis megjelenésével a szerves világ két törzsre vált szét, amelyek táplálkozási módjukban különböztek egymástól. Az autotróf fotoszintetikus növények megjelenésének köszönhetően a víz és a légkör szabad oxigénnel gazdagodott. Ez előre meghatározta az aerob organizmusok megjelenésének lehetőségét, amelyek képesek hatékonyabban felhasználni az energiát az életfolyamatokban. Ezen organizmusok között többsejtűek is megjelenhettek.

Az oxigén felhalmozódása a légkörben ózonréteg kialakulásához vezetett a felső rétegeiben, amely nem engedte át az életromboló ultraibolya sugarakat. Ez megnyitotta az utat az első élő szervezetek (kezdetben egysejtűek) szárazföldre jutása előtt, ami a kambrium időszakban történt.

A fotoszintetikus növények megjelenése lehetőséget biztosított heterotróf szervezetek létezésére és fokozatos fejlődésére. Az élet különféle élőhelyeket töltött be.

Már a paleozoikum közepén a légkör oxigéntartalma megközelítőleg 20%-on stabilizálódott. A bioszféra dinamikus egyensúlyra tett szert három szervezetcsoport tevékenységében, amelyek a természetben található anyagok körforgásában különféle funkciókat látnak el - termelők (autotrófok), fogyasztók (heterotrófok) és a szerves anyagokat mineralizáló rombolók. Ennek köszönhetően létrejött a bioszféra homeosztatikus állapota.

Az emberi társadalom megjelenésével egy új, erőteljes tényező jelent meg a bioszféra történetében, amely hatásában egyenértékű a grandiózus geológiai folyamatokkal. Ez a tényező (az emberi tevékenység) bizonyos mértékig megzavarta a bioszféra homeosztázisát.

(62) Ember és b/s. Az ember megjelenésével a bioszféra új minőséget kapott. Kezdetben az ember környezetre gyakorolt ​​hatása nem különbözött más szervezetekétől. Az ember által a természetből kivont létfenntartási eszközök természetesen helyreálltak, élettevékenységének termékei pedig bekerültek az általános anyagkörbe. A bioszféra homeosztázis nem zavart. Az idő múlásával a népességnövekedés és a természeti erőforrások egyre növekvő emberi társadalom általi felhasználása olyan erőteljes környezeti tényezőt eredményezett, amely felborította a bioszféra korábbi egyensúlyát.

Bolygónk létezésének jelenlegi szakaszában a bioszférában a legnagyobb átalakulásokat az emberek hajtják végre. Hatalmas területek felszántásával, erdők kivágásával, nagytelepülések és ipari vállalkozások létrehozásával, ásványkincsek kitermelésével, csatornák, tározók építésével, medercserével, erdőtelepítéssel az ember jelentősen megváltoztatja a természetet. Tevékenysége befolyásolja az éghajlatot, a domborzatot, a légkör összetételét, a növény- és állatvilág fajait és számát. Az atomenergia felhasználása, különösen az atomfegyverek tesztelése radioaktív anyagok felhalmozódásához vezetett a légköri levegőben és az óceánokban.

A mélyből szén, olaj, gázok, ércbányászat és tiszta fémek olvasztásával, a természetben nem létező ötvözetek és szintetikus anyagok, valamint új kémiai elemek létrehozásával, tevékenységük termékeinek végül szétszórásával az ember jelentősen fokozza a biogén elemek migrációja. Az emberiség fennállása alatt az élő szervezetek össztömege az elmúlt 300 évben csökkent, a bolygó biomassza mintegy negyedével csökkent.

V. I. Vernadsky arra a következtetésre jutott, hogy az emberiség együttesen alkotja a Föld új héját - nooszféra(gr. elme), azaz az értelmes élet szférája.

A természeti erőforrásokat pótolhatatlanokra és megújulókra osztják. Az elsőbe az ásványok tartoznak, amelyek készletei korlátozottak. A megújuló gazdagság az élőlények élettevékenységéhez kapcsolódik. De ha irracionálisan használják, akkor is kimerülnek, ami helyrehozhatatlan változásokhoz vezethet a bioszférában. Az irracionális emberi tevékenység eredményeként az elmúlt évszázadok során számos állat- és növényfajt kiirtottak. A hidraulikus szerkezetek gyakran lehetetlenné teszik a halak ívóhelyre jutását. A nem kellően tisztított ipari hulladék a víztestekbe engedve elpusztítja az élőlényeket. A szaporodásuk figyelembevétele nélküli erdőirtás a folyók sekélyedéséhez és a talajerózióhoz vezet. Az erdők területének csökkenése, a jelentős mennyiségű vizet elpárologtató termesztett növények egyre növekvő területe, a városok, utak és más területek növekedése olyan bevonatokkal, amelyek megakadályozzák a víz behatolását a talajba a talaj vízben való kimerülése, ami megnehezíti a növények növekedését. Ezzel párhuzamosan nő a vízigény is. Az emberiség szembesül az édesvízellátás problémájával.

A légkör oxigén mennyiségével is gond van. A bolygó növényzetének már nincs ideje feltölteni a légkört szabad oxigénnel. Ezért, ha figyelembe vesszük, hogy az emberiség minden évben 5%-kal növeli az oxigénfogyasztást, akkor 165 év múlva

összetétele a légkörben eléri az emberi lét kritikus határát. A környezetet (légkör, felszíni és talajvíz, talaj) gyakran szennyezik az ipari vállalkozások hulladékai.

A háborúk jelentős hatást gyakorolnak a környezetre. Az amerikai hadsereg által Vietnamban alkalmazott vegyi harci szerek következtében Dél-Vietnamban az erdők 25%-a pusztult el, és a mutagének és teratogén anyagok felhalmozódása a környezetben a gyermekek születésének növekedéséhez vezetett. rendellenességek.

Jelenleg az emberiség szembesül az ökológiai válság lehetőségének kérdésével, vagyis a környezet olyan állapotával, amikor az abban bekövetkezett változások miatt életképtelenné válhat.

Az emberi tevékenység pozitív és negatív változásokhoz vezet a bioszférában. A pozitívumok közé tartozik a kultúrnövények, állatfajták, mikroorganizmus-törzsek új, rendkívül termékeny fajtáinak létrehozása, a halak mesterséges tenyésztése a tengerekben és óceánokban, kulturális biogeocenózisok létrehozása stb. Negatív következmények: szabályozatlan fakitermelés, tömeges gyűjtés. vadon élő növények, vadászat és halászat; a víz, a légkör/ és a talaj szennyezése ipari, mezőgazdasági és háztartási hulladékkal, erózióhoz vezető irracionális földművelés stb. Természetesen korlátozni kell a bioszférára gyakorolt ​​negatív hatásokat.

A népesség gyors növekedése és az intenzív ipari fejlődés a vadon élő állatok erőforrásainak egyre növekvő felhasználását vonja maga után. Ugyanakkor a természeti erőforrások irracionális felhasználása gyakran a biológiai egyensúly megbomlásához, sőt kimerüléséhez és halálához vezet egyes közösségekben. Ebben a tekintetben fel kell tárni a világ bioszféra erőforrásait, hogy kidolgozzuk a legracionálisabb módszereket felhasználásukra. Erre a célra 1964-ben egy speciális szervezetet hoztak létre - a Nemzetközi Biológiai Programot (IBP) 8 éves időtartamra. Feladata a természetes és az ember által létrehozott szárazföldi és vízi növény- és állattársulások biológiai termelékenységének meghatározása volt.

A bolygó természetes biológiai erőforrásainak vizsgálata kimutatta, hogy az emberiség jelentős részének alultápláltsága jelenleg nem a természeti erőforrások szegénységének, hanem a kapitalista termelési és termékelosztási módszernek az eredménye. A számítások azt mutatják, hogy a mezőgazdasági termelési technológia jelenlegi színvonala a mainál többszörösen nagyobb népesség megfelelő táplálását tudja biztosítani.

Ráadásul a tudomány (mezőgazdasági technológia, szelekció) fejlődésének köszönhetően a következő években meredeken emelkedik a mezőgazdasági növények termése. Ígéretes az átmenet a halak és az óceánok más lakóinak halászatáról a tengeri élőlények mesterséges termesztésére. Ez fontos hozzájárulás lesz a világ élelmezési problémájának megoldásához.

(63) Az ökológia alapfogalmai. A változatos élőhelyekkel rendelkező területeken élő élőlényekre ez utóbbiak hatással vannak, és maguk is hatással vannak a környezetre. Az élőlények és élőhelyük közötti kapcsolatok mintázatait, a biogeocenózisok fejlődésének és létezésének törvényeit, amelyek a bioszféra bizonyos területein kölcsönhatásban lévő élő és élettelen összetevők komplexumai, speciális biológiai tudományok vizsgálják. ökológia.

Az ökológiai minták az egyed, az egyedpopuláció, a biocenózis (közösség) és a biogeocenosis szintjén nyilvánulnak meg. A biocenózis (szervezetek közössége) kölcsönhatásban lévő növények és állatok térben korlátozott társulása, amelyben bizonyos fajok vagy fizikai tényezők dominálnak. Az ökológia tárgya tehát az egyes élőlények fiziológiája és viselkedése természetes élőhelyeken (autoökológia), termékenység, mortalitás, vándorlás, fajon belüli kapcsolatok (populációdinamika), fajok közötti kapcsolatok, energiaáramlások és anyagciklusok (szin-ökológia).

Az ökológia fő módszerei közé tartoznak a terepi megfigyelések, a természeti körülmények között végzett kísérletek, a populációkban és biocenózisokban előforduló folyamatok és helyzetek számítógépes technológia segítségével történő modellezése.

szerda- ez azoknak az elemeknek a teljes halmaza, amelyek az egyedre hatnak az élőhelyén. Környezeti tényezőnek nevezzük azt a környezeti elemet, amely az élő szervezetre az egyedfejlődés legalább egy szakaszában közvetlen hatással lehet. Az általános és kényelmes osztályozásnak megfelelően a környezeti tényezőket biotikusra és abiotikusra osztják, bár ez a felosztás bizonyos mértékig önkényes. Az abiotikus faktor hőmérséklete szabályozható például az élőlények populációjának állapotában bekövetkező változásokkal. Így amikor a levegő hőmérséklete 13°C alá süllyed, a méhek motoros aktivitása felerősödik, ami 25-30°C-ra emeli a kaptár hőmérsékletét. Figyelembe véve az ember társadalmi esszenciáját, amely a természethez való aktív kapcsolatában nyilvánul meg, célszerű azonosítani az antropogén okokat is. környezeti tényezők. Az emberiség népességének és technológiai felszereltségének növekedésével az antropogén környezeti tényezők aránya folyamatosan növekszik.

Egy másik besorolás szerint vannak elsődlegesÉs másodlagos periodikus és nem periodikus környezeti tényezők. Az élet az evolúció korai szakaszában az elsődleges tényezők hatásával találkozott. Ide tartozik a hőmérséklet, a Föld helyzetének változása a Naphoz képest. Nekik köszönhető, hogy az evolúció során számos biológiai folyamat napi, szezonális és éves gyakorisága alakult ki. A másodlagos periodikus tényezők az elsődleges tényezők származékai. Például a páratartalom a hőmérséklettől függ, így a bolygó hidegebb területein a légkör kevesebb vízgőzt tartalmaz. A nem periodikus tényezők epizodikusan, hirtelen hatnak egy szervezetre vagy populációra. Ide tartoznak a természet természetes erői – vulkánkitörés, hurrikán, villámcsapás, árvíz, valamint a zsákmányát utolérő ragadozó és a célba találó vadász.