Контрольная работа: по Биологии с основами экологии

ФГОУ ВПО «Чувашская государственная

сельскохозяйственная академия»

Кафедра биологии с основами экологии.

Контрольная работа

по дисциплине : «Биология с основами экологии»

по вопросам:1 Цветок, семя, плод.

1.1. Тип соцветия.

1.2. Развитие семени и плод.

1.3. Классификация плод.

2. Класс Паукообразный.

3. Биосфера, границы биосферы, функции биосферы и охраны биосферы.

3.1. Биосфера.

3.2. Границы биосферы.

3.3. Функции биосферы и охраны биосферы.

Выполнила: студентка

I курса факультета

заочного обучения

ветеринарного отделения

Шифр: 06196(ускоренники).

Петрова А.А.

Проверила___________

Чебоксары 2006г.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

1.Цветок, семя, плод.

1.1Тип соцветия.

1.2.Развитие семени и плод.

1.3.Классификация плод.

2.Класс Паукообразный.

3.Биосфера, границы биосферы, функции биосферы и охраны биосферы.

3.1.Биосфера.

3.2.Границы биосферы.

3.3.Функции биосферы и охраны биосферы.

1. Ц В Е Т О К , С Е М Я, П Л О Д .

Покрытосеменные растения по сравнению с другими высшими растениями в настоящее время господствуют в растительном покрове земного шара. Появившись в эпоху юры, они в середине мелового периода обыкновенно быстро стали распространяться, обнаружив исключительную способность к видообразованию. Отличительными чертами их ужат наличие плода, развивающегося из цветка, чаще из пестика, являющегося частью цветка. Гёте первым дал определение цветка, назвав его «метаморфизированным листостебельным побегом, приспособленным для целей размножения».

Учение Гёте о том, что цветок представляет собой совокупность метаморфозов вегетативного листа, удерживается еще и в настоящее время в ряде руководств по ботанике. Однако цветок произошел не из вегетативного, а из спороносного побега. Известно, что спороносный побег, т. е. телом, появился у первичных псилофитов (Rhynia), а вегетативный первичный лист в виде простых выростов стебля (филлоидов, зеленых чешуек) возник позднее, у более развитых Lycophyta типа Asteroxy. В цветке покрытосеменных сосредоточенны не метаморфизированные вегетативные листья, а листоподобные спорофиллы, с которыми мы познакомились у различных таломофитов.

Перед тем как дать более в виду, что верхушечная меристема стеблей покрытосеменных перед цветением ослабляет свою деятельность и постепенно даже перестает работать, так что появление цветка на каком-либо побеге означает во всяком случае торможение, а потом и прекращение верхушечного роста данного побега.

Цветок есть укороченный и сильно ограниченный в своем росте спо­роносный побег, в котором мегаспорофиллы в отличие от голосеменных растений превращены в плодолистики (карпеллы); цветок служит для образования спор и гамет, для полового процесса, после которого обра­зуются семя и плод.

Ось цветка, т. е. его стеблевая часть, называется цветоложем, или тором. Цветоложе обыкновенно бывает расширенным в той или иной степени. Стеблевая часть под цветоложем, если она есть, называется цветоножкой. На цветоложе в акропетальном порядке (от основания к верхушке) образуются из первичных бугорков части цветка; они извест­ны под названиями чашелистиков, лепестков, тычинок и плодолистиков. Чашелистики в совокупности образуют чашечку, лепестки - венчик, тычинки - андроцей, а плодолистики - гинецей. Происхождение этих элементов цветка, следовательно, наружное, и в образовании их прини­мают участие и туника, и корпус. Чашелистики и лепестки составляют не самый цветок, а околоцветник, окружающий спорофиллы.

Верхушка цветоносного побега имеет две зоны развития. Внешняя зона состоит из небольших клеток с густой цитоплазмой, в которой про­исходит деление, преимущественно антиклинное, поэтому получаются правильные поверхностные слои. Зародышевая муфта одевает внутреннюю зону верхушки цветоносного побега, состоящую из очень крупных, тонкостенных, весьма вакуолизированных клеток. Таким образом, если в вегетативном побеге активный рост сосредоточен во внутренней зоне, а не в тунике, то в цветковом побеге деление клеток и активный рост сосредоточены во внешней зоне. Внутренняя (паренхиматическая) зона лишь приспосабливается медленным ростом к процессам, происходя­щим во внешней. Этим объясняется многообразие форм цветоложа, с которыми мы дальше встретимся. Все части цветка развиваются из внешней зоны цветоносного побега.

Цветки образуются и на боковых, и на главном стеблях; в боль­шинстве случаев они пазушные. Цветки боковых побегов часто на цве­тоножке имеют измененные листья - один или несколько, которые на­зываются прицветниками и прицветничками.

Цветоложе может иметь различную форму: дискообразную, блюдцеобразную, коническую, глубоковогнутую и т. д.

Чашечка состоит обычно из нескольких чашелистиков, представ­ляющих собой метаморфизированные мелкие листья различной формы: шиловидной, ланцетной, треугольной и т. д. Цвет чашелистиков обык­новенно зеленый, но иногда они бывают окрашены в желтый, красный и другие цвета в течение всего периода цветения или же ко времени созре­вания плодов, как у Physalis alkekengi. Чашелистики занимают самый внешний круг или нижний отрезок спирали, по которой располагаются части цветка на цветоложе. Чашелистики могут срастаться полностью или вовсе не срастаться и соответственно этому образовать сростнолист­ную или раздельнолистную чашечку. Часто при срастании чашелисти­ков нижняя часть чашечки образует трубку. У некоторых растений ча­шечка образует не один, а два круга чащелистиков, так что получается двухъярусная чашечка, состоящая из чашечки и подчашия, как у многих видов семейства мальвовых. При распускании цветка чашечка иногда опадает, как например у мака.

Венчик называется свободнолепесным, когда лепестки свободны, или же сростнолепестным, если они срастаются полностью или частич­но и образуют нередко в нижней части трубку венчика. Трубка сростно­лепестного венчика иногда очень длинная, как у дурмана, табака и др.

Чашечка и венчик вместе составляют околоцветник. Он бывает двойным, если состоит из чашечки и венчика, и простым, если состоит из однородных листочков. Околоцветник может и вовсе отсутствовать, как у ясеня. Такой цветок называется голым, или беспокровным.

Простой околоцветник может быть окрашен столь же ярко, как и венчик в двойном околоцветнике, например, у многих представителей семейства лилейные. Такой околоцветник называется венчиковидным. В других случаях он невзрачен, например у свеклы, крапивы и др. (чашечковидный околоцветник).

Околоцветник служит покровом для спорофиллов, но часто специа­лизирован для привлечения насекомых. Внутрь от околоцветника на цветоложе расположены тычинки (микроспорофиллы). Тычинка состоит из тычиночной нити, связника и пыльника. Редуцированная тычинка, лишенная пыльника, называется стаминодием. Тычиночная нить сла­гается жилкой листа с некоторым количеством мезофилла. Пыльник со­стоит в большинстве случаев из двух пар параллельно сложенных пыль­цевых мешков, соединенных связником, к которому и прикрепляется ты­чиночная нить.

Число тычинок неодинако­во у разных видов растений - от одной до нескольких десят­ков и даже более.

Тычинки могут срастаться нитями в общую тычиночную трубку, как у мальвовых, или же срастаться пыльниками, как у тыквенных. Андроцей представляет собой собрание микроспорофиллов.

Внутренний участок цве­толожа занят гинецеем, т. е. совокупностью мегаспорофиллов (их называют ботаники карпеллами, от греческого сло­ва «карпос», т. е. плод, или плодолистиками), образующих пестик. Мегаспорофиллы далее будут именоваться карпел­лами.

Форма пестика разнооб­разна. Обыкновенно он состо­ит из нижней, расширенной ча­сти, называемой завязью, которая на верхушке постепенно или сразу утончается в столбик, заканчивающийся на верхушке рыльцем. Форма рыльца очень разнообразна. Рыльце бывает головчатое, как, например, у сливы, черешни, вишни,персика,гречихи,гороха и др.; лопасное-двухлопасное – у валерьяны, многих сложноцветных; трехлопастное - у колокольчика; звездчатое – у мака, айланта; перисто-лопастное – у злаков и т. д.

Рис. 1. Превращение тычинок (микроспоро­филлов) в покровные части цветка: справа на­лево (по Troll),

Рис. 2. Цветок: 1- актиноморфный; 2 - зигоморфный в одной плоскости; 3- асимметричный.

Число лопастей рыльца отражает число карпелл, образовавших пестик. Итак, чашечка и венчик служат покровными органами цветка, а тычинки и пестики — спорообразующими.

Обычно лепестки венчика являются метаморфизированными тычин­ками, которые сначала становятся стерильными, потом превращаются в стаминодии, а дальнейшая фаза изменения их заключается в лепестковидном разрастании стаминодия. Хорошим примером этого служит цветок кувшинки: наблюдая за ходом лепестков по спирали к ее осно­ванию на цветоложе, можно заметить, что тычиночные нити постепенно расширяются от центра кнаружи, пыльники оказываются смещенными на края лепестков, потом они исчезают и вместо микроспорофиллов (тычинок) остаются широкие стерилизованные лепестки, в совокуп­ности составляющие венчиковидный околоцветник. Хорошим примером превращения тычинок и пестиков в лепестки служат также махровые цветки левкоя и др. Если ни в одном направлении через венчик нельзя провести плоскость симметрии, то такой цветок называют асимметричным.

Правильный или неправильный цветок определяется при дифференцировании конуса нарастания, в котором последовательно закладываются бугорки околоцветника, андроцея и гинецея.

Рис. 3. Поперечный срез цветка примулы:

Рис.4. Диаграмма трехчленно­го цветка лилии:

1 — наружный круг околоцветника;

2 — внутренний круг околоцветника;

3 — наружный круг тычинок;

4 — внут­ренний круг тычинок;

5 — синкарпный гинецей (пестик)

из трех плодолисти­ков с трехгнездный завязью.

При образовании правильного цветка все бугорки закладываются симметрично и имеют согласованный рост. Развитие бугорков идет в акропетальном порядке на оси цветка, и последними развиваются бугорки карпелл. При зало­жении неправильного цветка асимметрия определяется неравномерным ростом частей конуса нарастания; бугорки развиваются также акропетально, но не симметрично и не синхронно: одна сторона конуса рас­тет быстрее, чем другая, что вызывает искривление цветоложа.

Части цветка могут располагаться на цветоложе по спирали, как это бывает у наиболее древних по происхождению двудольных, и в этом случае цветок называется спиральным, или ациклическим. Если части цветка располагаются последовательными мутовками, цветки называ­ют круговыми, или циклическими Растения с такими цветками преоб­ладают. Бывают еще полукруговые, или гемициклические цветки, у ко­торых члены околоцветника располагаются мутовчато, а члены андро­цея и гинецея - по спирали (например, лютик).

Полным цветком считается пятициклический, в котором два цик­ла - околоцветник, два цикла - андроцей и один цикл - гинецей.

1.2. Т И П С О Ц В Е Т И Я

Цветки могут быть одиночным завершающими побег в единственном числе, например цветок тюльпана, мака, или же часто они собраны в укороченные или разветвленные соцветия.

Начало изучению соцветий было положено Линнеем в его работе «Философия ботаники» (1751г.). Он ввел ряд терминов, сохранившихся до настоящего времени: головка, колос, щиток, метелка, кисть и др. Но для Линнея соцветие было не типом ветвления, а способом цветения.

В соцветиях цветки выходят из пазух кроющих листьев (прицветни­ков). Как всякие побеги, соцветия могут быть моноподиальными (или ботрическими) и симподиальными (или циммозными).

Ботрические соцветия

Ботрические соцветия характеризуются тем, что главная ось закан­чивает свой рост нескоро. Цветение у них протекает в восходящем порядке, т. е. сначала зацветают нижние цветки, затем постепенно зацветение идет кверху, и последним раскрывается верхушечные цветок.

Сложные. Сложный колос. Главная ось моноподиально ветвится на простые колосья. Таковы сложные колосья пшеницы, ржи, у которых на общей оси сложного колоса находятся боковые оси колосков.

Метелка. Сложная кисть. Главная ось длинная и растет как кисть, а боковые ветви могут носить характер также кистей, как, например, у винограда, сирени, или же характер простого колоса.

Сложный зонтик. Отличается от простого тем, что боковые оси его заканчиваются не цветками, а простыми зонтиками, которые в этом случае называются зонтиками. В сложном зонтике также имеются иногда обертки, представляющие собой прицветные листья, собранные в основании общего зонтика, и оберточки - прицветные листья у осно­вания зонтичков. Примеры: морковь, укроп, анис, борщевик и многие другие яонтичные растения.

Сложный щиток. Смешанное соцветие, главная ось которого представляет щиток, а боковые - корзинки (у тысячелистника) или тоже щиток (рябина).

Рис. 3. Типы соцветия:

8 - сложный зонтик; 9 - метелка; циммозные соцветия: 12 - извилина; 13 - плейохазий.

К ботркческим относятся следующие соцветия.

Циммозные соцветия

Циммозные соцветия имеют ограниченный рост главной оси, закан­чивающейся цветком. К таким соцветиям относятся следующие.

Монохазий. Ось каждого порядка дает только одну ветвь. Раз­новидности монохазия - завиток, извилина.

При завитке ветвление образует из пазухи кроющего листа только одну боковую цветковую ось, заканчивающуюся одиночным цветком. Все боковые оси ( и цветки) направлены в одну сторону. Примеры: окоп­ник (Symphytum), незабудка и другие представители семейства бурачниковые.

При извилине боковые одноцветные оси отходят последовательно в две взаимно противоположные стороны. Пример: гравилат (Geum), гла­диолус (Gladiolus).

Дихазий. Представляет соцветие, в котором ось каждого поряд­ка дает две ветви. Главная ось кончается одиночным цветком, а непо­средственно под ним образуется развилок из боковых осей, каждая из которых продолжает такую же систему. Конечные развилки дают два одиночных цветка или же при первом же ветвлении развилки заканчи­ваются цветками. Примеры: виды семейства гвоздичные.

Плейохазий. Каждая из нескольких осей под конечным цветком образует перерастающие ее ветви. Пример: молочай.

1.3. Р А З В И Т И Я С Е М Е Н И И П Л О Д А .

После оплодотворения внутри зародышевого мешка начинается де­ление оплодотворенных элементов, и прежде всего деление оплодотво­ренного вторичного ядра, дающего начало росту эндосперма, т. е. пита­тельной ткани для зародыша. «Зигота» эндосперма не имеет периода покоя, а зигота зародыша, наоборот, исторически обладает этим свой­ством.

Установлены три типа образования эндосперма: нуклеарный (ядер­ный), целлюлярный (клеточный) и промежуточный.

При ядерном типе, очень распространенном у однодольных и мно­гих двудольных, оплодотворенное вторичное ядро делится на два ядра, два дочерних - на четыре и т. д., причем ядра располагаются вначале в постенном слое зародышевого мешка, выстилая его внутреннюю по­верхность. Цитокинеза пока не происходит. Одновременно совершается разрастание самого зародышевого мешка. Он весь заполняется общей цитоплазмой, имеющей вид молочной жидкости, богатой белками, жи­ром, крахмалом. Это особенно характерно для однодольных растений; классическим объектом для демонстрации служит кокосовая пальма. У хлебных злаков эту фазу развития семени называют молочной спело­стью (сейчас молочное состояние зерна). Ядра продолжают делиться и располагаются уже не только вдоль стенок мешка, но и почти по всей его полости. Затем происходит процесс свободного образования клеток. При делении ядер хорошо видны веретена. Быстро возникают клеточные стенки, образуется клеточная ткань, клетки которой продолжают де­литься и внутри мешка и параллельно его поверхности, пока вся полость зародышевого мешка не превратится в плотную ткань. Синергиды и антиподы отмерли. Отдельные указания на деление ядер эндосперма амитозом не подтверждаются.

При клеточном типе, характерном для большинства сроснолепестных оплодотворенного вторичного ядра сам зародышевый мешок, имеющий у этих растений узкую вытянутую форму, делится косой перегородкой на две неравные части — микропилярную и халазальную камеры. Боль­шую половину составляет микропилярная часть мешка, в которой нахо­дится зародыш. Далее происходит свободное деление ядер. Это может наблюдаться в обеих камерах, но большая часть эндосперма образуется в микропилярной части. Деление ядер происходит сперва без цитокине­за, а затем возникают перегородки; халазальная часть мешка служит гаусторием, извлекающим питательные вещества из нуцеллуса. Гаусто­рии вообще характерны для эндосперма.

Клетки эндосперма по форме изодиаметрические, стенки их обычно тонкие, пор нет. Клетки богаты запасными питательными веществами и если запасное вещество представлено гемицеллюлозои, то она, как обыч­но, откладывается на стенках, утолщая их; при этом образуется большое количество пор. Эндосперм может служить отличным объектом для де­монстрации плазмодесм. У многих растений эндосперм почти полно­стью потребляется во время роста зародыша (многие бобовые растения, тыквенные, хлопчатник и др.). У других он сохраняется в зрелых семе­нах (хлебные злаки, клещевина и др.).

Всем известны початки зрелой кукурузы с разноцветными зерновками, когда на одном стержне початка наряду с желтыми семенами встречаются лиловые, белые красные. Называемое семя кукурузы представляет собой плод, а не семя, так как в его образовании принимали участие не только семя почка, но и стенки завязи, которые срослись с семенем, образовав тонкий прозрачный наружный покров. Каждое зерно на початке возникло из отдельной завязи самостоятельного цветка. Если пыльца носила в себе задатки красного цвета семени, то, попав на пестик другого растения с задатка­ми желтого цвета, она через спермий внесла признак красного цвета и в зародыш, и в эндосперм семени, образовавшегося из материнской се­мяпочки. Занимая большую часть семени, эндосперм в периферических частях окрашивается интенсивнее, и поэтому отцовский красный цвет пересиливает материнский желтый и просвечивает, как красный, через прозрачную кожуру семени и тонкую стенку околоплодника. Генетиче­ское объяснение этому явлению более сложное.

Эндосперм развивается внутри зародышевого мешка и служит пи­тательной тканью зародыша. Но кроме эндосперма, в формирующемся семени может образоваться еще другой вид питательной ткани - перисперм. Он образуется из клеток нуцеллуса.

Итак, после оплодотворения может произойти развитие двух видии питательной ткани: эндосперма, который образовался из оплодотворен­ной вторичной клетки и находится внутри зародышевого мешка, и пери­сперма, который возник из нуцеллуса семяпочки и находится вне заро­дышевого мешка.

Зародыш, как было отмечено выше, получается в результате слия­ния одного из спермиев с яйцеклеткой. Зигота облекается целлюлозной оболочкой. Период покоя зиготы длится по разному у различных видов растений - от нескольких часов до нескольких месяцев. Наиболее короткий период покоя отмечен у сложноцветных и у злаков, наиболее длинный - у безвременника (Colchicum). После этого зигота делится на две клетки. Верхняя из них, обращенная к микропиле, снова делится, и путем последовательных поперечных делений образуется многоклеточ­ный подвесок, отодвигающий внутрь эндосперма нижнюю клетку, со­хранившуюся от первоначального деления зиготы. Нижняя дает сначала предзародыш (проэмбрио).

У некоторых растений подвесок может быть одноклеточным, у дру­гих клетки его делятся и в продольном направлении. Предзародыш раз­растается и принимает сферическую форму; затем делится на четыре клетки двумя взаимно перпендикулярными перегородками. Каждая из этих четырех клеток делится на две - наружную и внутреннюю. В ре­зультате образуется восемь клеток, так называемых октантов. Даль­нейшее деление происходит внутри октантов. Первоначально у двудоль­ных и однодольных рост идет по одному плану. Когда клеток много, в середине верхней зоны появляется небольшая вдавленность, которая разделяет верхнюю часть зародыша на два бугорка, дающих начало двум семядолям. В обоих бугорках деление клеток идет симметрично и синхронно Могут быть отклонения, которые приводят к образованию 3 - 4 дольных проростков.

У однодольных растений деление клеток в верхней части зародыша сходно с таковым у двудольных.

У некоторых растений зародыш остается недифференцированным на первичные вегетативные органы (орхидные, заразиховые) и дифферен­цируется уже во время прорастания семени.

Зародыш, эндосперм и перисперм составляют семя. Из интегумента семяпочки образуется кожура семени.

При развитии семени могут происходить следующие изменения.

1 Зародыш занимает всю полость зародышевого мешка и даже весь объем семяпочки, вытесняя почти весь эндосперм и перисперм. Разрос­шийся зародышевый мешок в этом случае почти соприкасается с интегументом семяпочки, если не считать 1-2 слоев клеток, оставшихся от нуцеллуса. Питательные вещества накапливаются в семядолях зароды­ша. Следовательно, при таком типе эмбриогенеза непосредственно под кожурой семени будет находиться один только зародыш, без эндоспер­ма и перисперма, если не считать одно - двухслойные остатки от них. Такие семена свойственны бобовым растениям, тыквенным, хлопчатни­ку, розоцветным, сложноцветным. У рдеста совершенно не остается тка­ни эндосперма и перисперма.

2. Зародыш занимает меньшую часть семени, большая же часть по­следнего принадлежит эндосперму. Перисперм не образуется. Этот тип семени широко распространен. Он хорошо выражен у однодольных в зерновке злаков, в семенах пасленовых, зонтичных и др.

3. Зародыш в процессе формирования потребил весь эндосперм. Перисперм сохранился. Примеры: семя амаранта, гвоздики, свеклы са­харной.

4. Сохраняются и эндосперм и перисперм — очень редкий тип се­мян. Примеры: перец черный, лотос, инбирь.

1.4. К Л А С С И Ф И К А Ц И Я П Л О Д О В

Классификация плодов в учебной ботанической литературе обычно приводится как чисто морфологическая, например плоды раскрывающиеся и нераскрывающиеся, сухие и мясистые, настоящие и ложные т. д. Морфологическая классификация может быть удобна для запоминания, но она столь же далека от эволюционной, как искусственна система растительного мира Линнея была далека от естественной. Здесь дается генетическая классификация, основанная на эволюции гинецея плацентации и эволюции типов плода.

Известно, что гинецей развивался от апокарпного типа к нескольким типам ценокарпного; синкарпному, паракарпному и лизикарпном Соответственно этому эволюционировали и типы плода. Самые примитивные - это листовки различных вариантов. Верхние и нижние плод объединяют коробочки, орешки, ягоды, костянки, семянки, зерновки др. Плоды развивались как сухие или как сочные, мясистые. Последив (ягоды, костянки) приспособлены к распространению семян животные (особенно дтицами), которые поедают мясистые плоды; семена проходят через их пищеварительный тракт и приобретают даже лучшую всхожесть. У многих типов плода имеются сухие и сочные варианты. Человек добавочно ведет селекцию нужных ему вариантов. Наиболее примитивные типы плода у покрытосеменных - простые апокарпные плоды. Все остальные типы - результат последовательной разносторонней эволюции исходного типа плода.

Апокарпные плоды. Самым примитивным из группы апокарпны плодов считается голая верхняя спиральная многолистовка, у которой плодики многочисленные, все они расположены на цветоложе по спирали и каждый из них составлен из одной листовки, т. е. из одной карпеллы, сросшейся своими краями и образовавшей одногнездную верхнюю завязь. Плод чаще многосемянный, раскрывающийся при созревании п брюшному шву от вершины к основанию. Такие плоды у купальницы (Trollius), калужницы (Caltha), представителей семейства магнолиевы (Magnoliaceae).

Одно из характерных явлений эволюции покрытосеменных - так называемая редукция элементов цветка и плода. Она касается главным образом количественной стороны элементов полового воспроизведения Эволюция многолистовки совершалась в разных направлениях. Прежде всего уменьшалось количество листовок - от многих до пяти, трех, двух и, наконец до одной листовки у более совершенных родов, например аконит (Aconitum) с тремя листовками, некоторые виды пиона (Раеоnia) с двумя листовками и живокость (Delphinium consolida) с одной листовкой. Некоторые роды развивались в другом направлении - многолистовка становилась сочной и приторно-сладкой (сочная многолистовка); некоторые плодики ее срастались в крупное соплодие, например,) у тропического высокоценного плодового дерева аноны (Anona squamsa).

Рис.4. Типы сухого плода:

1-листовка, 2-боб, 3-боб в раскрытом состоянии, 4-стручок, 5-стру­чочек, 6- четкозидный стручок.

2. К Л А С С П А У К О О Б Р А З Н Ы Е .

Класс объединяет в основном наземных членистоногих - пауков, скорпионов и клещей. Лишь немногие виды пауков и клещей вторично приспособились к жизни в воде.

Обычно тело паукообразных состоит из двух отделов - головогруди и брюшка. Однако в пределах класса наблюдаются различия в степени расчлененности тела: у скорпионов головогрудь слитная, а брюшко расчленено на сегменты, у пауков и некоторых клещей ни головогрудь, ни брюшко не сегментированы, а у части клещей все тело цельное. Усиков, столь характерных для других членистоногих, паукообразных нет. На головогруди находится шесть пар ног, из которых две первые участвуют в захвате и измельчении пищи, а остальные четыре пары - типичные ходильные конечности. Брюшко не несет настоящих конечностей, поскольку они или исчезают, или видоизменяются и превращаются в паутинные бородавки, легкие и т. д.

Большинство паукообразных - хищники, имеются также растительноядные и паразитические формы. Питаются в основном полужидкой пищей. В связи с этим передняя кишка имеет расширение - мускулистую глотку, которая служит в качестве на­соса. Средняя кишка образует длинные боковые выросты, способ­ствующие увеличению принимаемого количества пищи всасывающей поверхности кишечника. В среднюю кишку откры­ваются протоки пищеварительной железы - печени. На границе средней и задней кишки в кишечник открывается пара слепых тру­бочек - мальпигиевых сосудов, служащих органами выделения.

Нервная система представлена надглоточным узлом (головной мозг) и брюшной нервной цепочкой, число узлов которой у разных представителей паукообразных зависит от степени расчлененности их тела. Так, у пауков все узлы брюшной нервной цепочки слились в головогрудный узел, а у клещей нет разграничения между го­ловным мозгом и головогрудным узлом.

Из органов чувств у пауко­образных имеются органы осязания, органы химического чувства и органы зрения, представленные 1 - 6 парами простых глаз.

Органы дыхания — легкие и трахеи.

Кровеносная система не­замкнутая. От трубчатого сердца, расположенного на спинной сто­роне брюшка, отходят кровеносные сосуды, доставляющие кровь к органам. Обратный ток крови идет по полостям между органами. В легких кровь обогащается кислородом. В сердце она поступает через имеющиеся в нем отверстия с клапанами. Кровь бесцветна.

Паук-крестовик. А – внешний вид; В - схема внутреннего строения:

Паукообразные - раздельнополые животные, часто с хорошо выраженным половым диморфизмом. Оплодотворение внутреннее. При размножении обычно откладывают яйца. Некоторые виды живородящи. Развитие у большинства паукообразных прямое, лишь у клещей с превращением.

Пауки – наиболее многочисленные и широко распространенные представители паукообразных. Их головогрудь и брюшко не рас­членены на сегменты и соединены между собой тонким стебельком. Пауки - хищники, питаются преимущественно насекомыми. Пер­вая пара конечностей заканчивается коготком, на конце которого открывается проток ядовитой железы. Вонзая коготки в тело жертвы, паук вводит яд и умерщвляет ее. Питаются пауки разжижен­ной пищей. Для этого они впрыскивают в жертву секрет слюнных желез, расщепляющий белки и приводящий ее в состояние жидкой кашицы.

На нижней стороне брюшка находятся паутинные бородавки, на которых открываются протоки паутинных желез. Они выделяют секрет, застывающий на воздухе в виде тончайших паутинных нитей. При изготовлении ловчей сети пауки склеивают многочисленные тончайшие паутинные нити в одну. Радиальные нити ловчей сети делаются более толстыми и без клейких капелек, а натянутая на них тонкая спиральная паутиновая нить покрывается капельками клея, к которому прилипают попавшие в сеть насекомые. Паутина обеспечивает пауков не только пищей; из нее они устраивают убежище и плетут кокон, в который откладываются яйца. При помощи летной паутины расселяются молодые паучки. Многие пауки приносят пользу, истребляя вредных насекомых. Примером может служить паук крестовик, устраивающий свои ловчие сети в лесах, садах, под крышами строений и т. д. Самки этого паука крупные, достигают в длину 2 - 2,5 см, самцы - мелкие, длиной около 1 см. На спинной стороне брюшка имеется характерный крестообразный рисунок. В брюшке паука находится до 1000 паутинных желез. Ядовитые для человека пауки - кара­курт и тарантул - встречаются в Средней Азии, на Кавказе, в Крыму и Нижнем Поволжье. Укус тарантула болезнен, но не опасен, а укус каракурта очень опасен для человека, верблюдов, лошадей и др.

Скорпионы - самые древние наземные членистоногие, обита­ющие главным образом в странах тропиков и субтропиков. Встре­чаются они в Средней Азии, в Крыму и на Кавказе. Длина скорпионов в среднем 5 - 10 см. Первая пара головогрудных ко­нечностей выполняет функцию челюстей, вторая пара, значительно больших размеров, заканчивается клешнями. Они похожи на клешни рака и служат для захвата добычи. Длинное брюшко сег­ментировано и состоит из двух отделов: широкого и узкого. На кон­це брюшка имеется пузыревидное расширение с ядовитой железой, протоки которой открываются на конце изогнутого острия - жала. Охотятся скорпионы ночью. Пищей служат насекомые и другие членистоногие. Схватив добычу клешнями, скорпион заносит брюшко над головогрудью и через жало вводит яд, парализующий или убивающий жертву. Укол скорпиона может быть смертельным и для мелких млекопитающих. Для человека он обычно не опасен, но вызывает болезненное состояние. Многие скорпионы живоро­дящи.

Клещи - большая группа мелких паукообразных с разнообраз­ным расчленением тела. Если у пауков ведущую роль в приспособительной эволюции сыграла паутина, то у клещей -небольшие размеры, обеспечивающие широкое расселение их по Земле. У большинства клещей органами дыхания служат трахеи. Мелкие виды не имеют трахей, и дыхание у них происходит через тонкие покровы тела. Ротовые органы грызущего или колюще-сосущего типа.

Образ жизни клещей разнообразен. Многие виды обитают в почве. Они имеют твердый хитиновый панцирь и ротовой аппарат гры­зущего типа. Почвенные клещи, питаясь гниющими растительными остатками и мицелием грибов, играют положительную роль в поч­вообразовательных процессах. Некоторые из них служат промежу­точными хозяевами ленточных червей - паразитов сельскохозяйственных животных. Немало видов клещей вторично приспособились к жизни в пресных водоемах.

Многие виды клещей паразитируют на растениях, в том числе на сельскохозяйственных. Микроскопически мелкие паутинные клещи, скапливаясь на нижней стороне листьев хлопчатника, кар­тофеля, земляники, малины и других культур, высасывают из них соки при помощи хоботка, что ведет к потере урожая. Есть клещи, которые повреждают зерно, муку и мучные изделия. Ряд видов клещей - паразиты человека и сельскохозяйственных животных. Среди них очень опасны зудни - мелкие округлые клещи с ко­роткими ножками. Просверливая ходы в коже человека и других Млекопитающих, они повреждают ее, вызывая изнурительную бо­лезнь - чесотку.

Еще большее отрицательное значение имеют иксодовые клещи - переносчики возбудителей таких тяжелых заболевании человека и сельскохозяйственных животных, как клещевой энцефалит (вос­паление мозговых оболочек), туляремия, бруцеллез, пироплазмоз крупного рогатого скота и др. Это относительно крупные (до 1 см) клещи с округлым телом и длинным хоботком Из них широко рас­пространен таежный клещ -переносчик возбудителя клещевого энцефалита. Взрослые клещи нападают на людей и скот из травы или с кустарников, где обычно подстерегают своих хозяев кровью которых питаются. Насосавшись крови, клещи отваливаются от хо­зяина и падают на землю. Здесь, в лесной подстилке, самки клещей откладывают яйца. Вышедшие из них личинки сосут кровь ящериц, птиц и мелких млекопитающих. После этого они уходят в почву, где линяют и вновь нападают на животных, но уже на более круп­ных: белок, зайцев и др. Таким образом, за период развития та­ежный клещ три раза меняет хозяев.

С иксодовыми клещами ведется упорная борьба, в целях профилактики заболевания энцефалитом людям делают предохранительные прививки, для предупреждения укусов клещами используют специальную одежду и смазывают кожу спугивающими препаратами; обнаруженных во время осмотра одежды и поверхности кожи клещей уничтожают.

3. БИОСФЕРА, ГРАНИЦЫ БИОСФЕРЫ, ФУНКЦИИ БИОСФЕРЫ И ОХРАНЫ БИОСФЕРЫ.

В результате сложнейшего эволюционного процесса на Земле сформировалась биосфера - оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной деятельностью живых организмов.

Термин биосфера (от греч. биос - жизнь, сфер - шар) введен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Целостное учение о биосфере и протекающих в ней процессах было создано и развито в 30-х годах акад. В.И. Вернадским (1863 - 1945). В.И. Вернадский рассматривал совокупность живых организмов Земли - «живое ве­щество» - как единый всеобщий фактор, который вовлекает в кру­говорот косную материю планеты, аккумулирует энергию Космоса и преобразует ее в энергию земных процессов.

Биосфера - совокупность биогеоценозов Земли - представляет собой огромную экологическую систему. Биологический компонент биосферы - живое вещество, абиотические компоненты - часть земной коры и атмосферы; они связаны между собой сложными биохимическими процессами перераспределения вещества и энергии. Границы жизни, следовательно, являются и границами биосферы.

3.1. Б И О С Ф Е Р А

Включает нижнюю часть атмосферы, гидросферу (оке­аны, моря, реки, озера) и верхнюю часть литосферы (твердая обо­лочка Земли). В литосфере жизнь обнаружена от 7500 м глубины (нефтяные бактерии) и до 6200 м высоты над уровнем моря (хлорофиллоносные растения). Проникновение организмов вглубь ограничено высокой температурой, давлением, а вверх - холодом. В пределах атмосферы ограничивающими факторами служат излу­чения, недостаток воды и кислорода, низкие температуры. Жизнь здесь возможна до 25 км над Землей (в тропосфере), в основном для временно переместившихся сюда форм (летающие организмы, бактерии, споры). До 2 км обнаружены насекомые, до 4 км - паучки, не менее чем до 22 км - споры бактерий. В гидросфере некоторые формы жизни проникают на глубину до 10 км. Здесь ограничивающими факторами являются давление толщи воды и отсутствие света. Наиболее благоприятные условия жизни и максимальная концентрация живого вещества наблюдаются у поверхности суши и океана. Масса живого вещества по сравнению с массой Земли ничтожна, и тем не менее многие изменения земной коры обусловлены его жизнедеятельностью. Живое вещество играет ведущую роль в биосферных процессах и осуществляет важнейшие биогео­химические функции: газовую (поглощение и выделение газов), окислительно-восстановительную (восстановление СО_з до углеводов в процессе фотосинтеза и окисление их до СО₂ при дыхании), кон­центрационную (накопление азота, фосфора, кальция, кремния, магния в организмах). За миллиарды лет растения обогатили ат­мосферу кислородом, сделав возможным аэробное дыхание, очистили ее от СО₂ , использовав его для синтеза органического ве­щества. Концентрационной функцией обусловлено образование многих осадочных пород, например залежей мела или известняка. Деятельность живого вещества сформировала и поддерживает га­зовый состав атмосферы, влияет на процессы выветривания горных пород.

В биомассе Земли масса зеленых растений суши составляет в среднем около 97 %, животных и микроорганизмов - 3 %. Биомас­са на суше увеличивается от полюсов к экватору, в том же на­правлении растет и число видов. Тундры насчитывают около 500 видов растений, леса и степи - до 2000, влажные тропические леса - более 8000. Основную биомассу суш составляют леса. Влажные тропические леса обладают максимальной биологической про­дуктивностью, тундры и пустыни - минимальной. Энергия, акку­мулируемая ими, соответственно составляет 7-14,5 тыс. и 20 - 250 Дж/(см² -год).

Огромная биомасса сосредоточена в почве. Ее составляют корни растений, почвенные животные (насекомые и их личинки, черви и др.), а также грибы, бактерии и водоросли. В некоторых почвах биомасса дождевых червей достигает более 1 т/га.

В Мировом океане биомасса в 1000 раз меньше, чем на суше, хотя он и занимает ¹ /з поверхности планеты» Здесь биомасса сос­редоточена главным образом в поверхностном слое до 100 м глубиной. Это область развития планктона (микроскопических во­дорослей и беспозвоночных — основы большей части пищевых це­пей). На дне растут прикрепленные водоросли, здесь же обитают и различные морские животные. Организмы, живущие на грунте и в грунте водоемов, образуют бентос.

3.2. Г Р А Н И Ц Ы Б И О С В Е Р Ы

На Земле ежегодно производится и разрушается 10 т живого вещества из общего запаса 10 т. Такой интенсивный круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость и целостность, связан с жизнедеятельностью всей биомассы планеты. В отличие от мертвой материи живое вещество способно к акку­мулированию энергии, к размножению и обладает огромной ско­ростью реакций, Как писал В.И. Вернадский, на Земле нет силы более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые в целом.

Последние 600 млн. лет, с начала палеозойской эры, характер основных круговоротов на Земле существенно не менялся. Шло на­копление кислорода, связывание азота, осаждение кальция, накоп­ление фосфора и т.д. Менялись лишь скорости этих процессов. Считают, что начиная с каменноугольного периода масса живого Количество живого вещества на единицу площади, выраженное в единицах массы (веса), называется биомассой.

Стабильное сос­тояние биосферы в первую очередь обусловлено деятельностью вещества, которое обеспечивает определенную скорость фиксации солнечной энергии и режим круговоротов. Таким обра­зом, жизнь на Земле сама стабилизирует условия своего сущест­вования, что дает ей возможность развиваться бесконечно долго.

Жизнь на Земле невозможна без круговорота веществ. Основной круговорот углерода состоит в превращении С0₂ в живое вещество (фотосинтез, хемосинтез), из которого при разложении бактерии вновь образуется СО₂ . Неполное разложение живого ве­щества приводит к образованию гумуса (сложная смесь органических веществ, обеспечивающая плодородие почвы), торфа, угли, нефти.

Круговорот азота связан с превращением в нитраты молекуляр­ного азота атмосферы за счет деятельности азотфиксирующих и нитрифицирующих бактерий и энергии грозовых разрядов. Нитраты усваиваются растениями. В составе их белков азот попадает к животным, а после отмирания растений и смерти животных - в почву. Здесь гнилостные бактерии разлагают органические остатки до аммиака, который затем окисляется хемосинтезирующими бак­териями в азотную кислоту. Аналогично могут быть прослежены круговороты фосфора, серы и других биогенных эле­ментов. Накопление химических элементов в живых организмах и освобождение их в результате разложения мертвых - характерная особенность биогенной миграции источник энергии, от которого зависит жизнь на Земле, - Солнце. В процессе фотосинтеза солнечная энергия трансформируется в химическую. В живом веществе Земли запасено 4,19*10¹⁸ Дж. Энергии, при этом ежегодно создается и тратится 4,19*10¹⁷ Дж

В конечном счете солнечная энергия обеспечивает все процессы круговорота веществ и частично консервируется в нефти, каменном угле, торфе. Так как биосфера получает энергию извне - от Сол­нца, ее называют открытой системой.

Все живое на Земле, включая человека, приспособлено к условиям биосферы и не может существовать вне ее.

3.3. ФУНКЦИИ БИОСВЕРЫ И ОХРАНЫ БИОСВЕРЫ

Долгое время человек находился в непосредственной зависимости от окружающей природы. По мере становления чело­веческого общества влияние его на природу непрерывно возрастало, и в настоящее время оно представляет собой один из важнейших экологических факторов. Человек сознательно или бессознательно изменяет флору и фауну; частично или полностью меняет среду обитания организмов. Коренным образом нарушая сложившиеся в природе взаимосвязи и среду, хозяйственная деятельность человека, овла­девшего различными формами энергии, оказывает влияние на биосферу в целом.

Гигантский прогресс науки и техники, усиленная эксплуатация природных ресурсов и быстрый рост населения земного шара сде­лали проблему отношений между человеком и природой особенно актуальной. Стабильность биосферы имеет определенные пределы, поэтому современный человек с его мощной техникой, грубо втор­гающийся в биосферные процессы, длящиеся веками, представляет для нее реальную угрозу. Воздействие человека достигло силы и глобальности, сравнимые с природными. Загрязнение воздуха и во­ды, эрозия почвы, недостаточно экономное использование земель, запасов нефти, газа и угля, непоправимый ущерб, приносимый растительному и животному миру, стали реальным фактом.

Авария на Чернобыльской АЭС, испытания атомных бомб и не­правильное захоронение радиоактивных отходов приводят к повы­шенной радиоактивности воздуха, вод, почв. По цепям питания, в которых участвуют планктон, рыбы, рыбоядные звери и птицы, гнилостные бактерии, растения, животные, человек, радиоактивность передается как в океане, так и на суше. Накоп­ление радиоактивных веществ ведет к росту раковых и ге­нетических заболеваний.

Увеличение концентрации С0₂ в атмосфере (за последние 100 лет на 10 %) вызывает «парниковый эффект» - повышение тем­пературы воздуха, что может привести к таянию полярных льдов, повышению уровня Мирового океана и затоплению прибрежных зе­мель. Растет площадь пустынь, стремительно уничтожаются леса. Становится реальностью нехватка пресной воды в ряде стран. Нарушаются сложившиеся экологические связи. Несут невос­полнимые потери фауна и флора. Загрязнение атмосферы, природ­ных вод, истощение недр, потеря почвенного плодородия, обеднение генетического фонда делают нашу планету менее пригодной для жизни, ставят человечество на грань экологической катастрофы.

Для преодоления экологического кризиса необходима оценка окружающей среды, человека и общества как единой системы. Эти положения были развиты в 30 - 40-х годах нашего столетия В.И. Вернадским в учении о ноосфере (сфере разума). Ноосфера - но­вое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная де­ятельность человека становится главным, определяющим фактором ее развития. Превращение биосферы в ноосферу - естественный этап жизни нашей планеты и необходимое условие для развития цивилизации.

Сегодня решение экологической проблемы — актуальная задача человечества. Для сохранения биосферы и ее звеньев необходимы усилия всех стран. С 1971 г. ЮНЕСКО (организация ООН) осу­ществляет международную программу «Человек и биосфера». В 1973 г. решением Генеральной Ассамблеи ООН принята меж­правительственная программа по наиболее острым проблемам окру­жающей среды (ЮНЕП).

Правовая охрана природы нашей страны осуществляется в со­ответствии с конституцией, а также на основе специальных законов и постановлений по охране и рациональному использованию природных ресурсов. Земельные угодья используются в первую оче­редь как сельскохозяйственные. Меры по охране природы направ­лены на борьбу с эрозией почв путем применения почвозащитных систем земледелия, включающих специальные агротехнические приемы (например, пахоту без оборота пласта), защитное лесораз­ведение, научно обоснованное применение удобрений, орошения и осушения. Главное направление современного развития промышленности – создание безотходных технологий, обеспечивающих сохранение и улучшение среды обитания человека. Безотходная технология включает комплексное использование сырья и замкну­тый цикл производства, исключающий сброс сточных вод и выброс вредных веществ в атмосферу.

У нас в стране в настоящее время имеется более 160 запо­ведников. Принимаются меры по спасению редких и особо ценных животных, растений (они занесены в Красную книгу), памятников природы, организуются национальные парки.

Стратегией современного природопользования является охрана окружающей среды и рациональное потребление природных ресурсов. Для этого необходимо четкое экологическое сознание. Экологическая грамотность, сознание ответственности за природу перед обществом не позволят сливать отходы в реку, загрязняя ее, осушать болота, не учитывая обмеления рек; вырубать лес по берегам реки или вести браконьерский лов рыбы. Каждый человек должен понимать, что грамотное, бережное отношение к природе - его долг.