1. Биология  как наука. Задачи.

  Биология – это комплекс наук, изучающих живую природу: её строение и функции, распространения, происхождения, связи между собой и неживой природой.

  Задачи:

1. Закономерности и проявления жизни;
2. Раскрытие сущности жизни;
3. Систематизация живых организмов;
4. Изучение истории развития органического мира;
5. Перспективы эволюции.

2. Уровни  организации живой  материи.

  1.Молекулярный. Любая живая система проявляется на уровне взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, полисахаридов, а также других важных органических веществ.

  2. Клеточный. Клетка - структурная и функциональная единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, т.к. они могут проявлять свойства живых систем только в клетках.

  3.Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, специализированных для выполнения различных функций.

  4.Популяционно-видовой. Под видом понимают совокупность особей, сходных по структурно-функциональной организации, имеющих одинаковый кариотип и единое происхождение и занимающих определенный ареал обитания, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, характеризующихся сходным поведением и определенными взаимоотношениями с другими видами и факторами неживой природы.

  Совокупность  организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования.

  5.Биогеоценотический. Биогеоценоз - сообщество, совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды их обитания - компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.

  6. Биосферный. Биосфера - самый высокий уровень организации жизни на нашей планете. В ней выделяют живое вещество - совокупность всех живых организмов, неживое или косное вещество и биокосное вещество (почва).

  3. Свойства живых  организмов.

  Живые организмы отличаются от неживой  природы присущими им свойствами. К характерным свойствам живых  организмов относятся: единство химического состава, обмен веществ и энергии, сходство уровней организации. Для живых организмов характерны также размножение, наследственность, изменчивость, рост и развитие, раздражимость, дискретность, саморегуляция, ритмичность и др.

4. Функции живого вещества в биосфере.

  1) Энергетическая – перераспределение солнечной энергии между компонентами биосферы;

  2) Средообразующая (газовая) – в процессе жизнедеятельности живого вещества создаются основные газы: азот, кислород, углекислый газ, метан и др.; живые организмы участвуют в миграциях газов и их превращениях; делятся на кислородно-диоксидуглеродную, диоксидуглеродную, азотную, углеводородную, озонную и пероксидводородную),

  3) Концентрационная – извлечение и накопление живыми организмами биогенных элементов (кислорода, углерода, водорода, азота, натрия, магния, калия, алюминия, серы и др.) в концентрациях, в сотни тысяч раз превышающих их содержание в окружающей среде (в углях содержание углерода больше, чем в среднем для земной коры; в кораллах концентрируются карбонаты, формируется органогенный известняк; в диатомовых водорослях концентрируется кремний, в водорослях ламинариях – йод);

  4) Деструктивная (проявляется в минерализации органического вещества);

  5) Окислительно-восстановительная (заключается в химическом превращении веществ биосферы);

  6) Биохимическая (связана с жизнедеятельностью живых организмов – их питанием, дыханием, размножением, смертью и последующим разрушением тел; в результате происходит химическое превращение живого вещества сначала в биокосное, а затем, после отмирания, в косное)

  7) Биогеохимическая деятельность человечества (приводит к видоизменению всей планеты).

  8) Водная функция живого вещества в биосфере связана с биогенным круговоротом воды, имеющим важное значение в круговороте воды на планете.

  5. Учение Вернадского  о биосфере.

  В 1919 г. в лекциях студентов Вернадский использовал термин «биосфера».

  Биосфера – система, состояние которой зависит от деятельности живых организмов. Биосфера – особая оболочка Земли, отличающаяся от других сфер тем, что в её пределах проявляется деятельность населения планеты.

  Структура биосферы:

1. Живое вещество;
2. Костное вещество;
3. Биокостное вещество.

  Важные  свойства биосферы:

1. Круговорот веществ;
2. Поток энергии.

  Все организмы делятся  на: 1) автотрофы; 2) гетеротрофы.

        6. Гипозеты происхождения  живого вещества  на Земле.

  Идеалисты, исходя из теоретических убеждений, считают возникновение живого актом  божественного творения.

  «Живое  из живого». Сторонники биогеоценоза считают, что всё живое происходит из живого. тогда как сторонники абиогенеза  считают возможным происхождение живого из неживой материи, также гипотеза, выдвинутая Пастером в 1862 г. прицепом «всё живое – из живого» стал общепризнанным.

  Гипотеза  панспермии, выдвинутая в 1865 г. немецким медиком Германом Рихтером и наиболее полно изложенная шведским физикохимиком Сванте Аррениусом в 1895 г., основана на предположении о возможности переноса неких зародышей жизни из космического пространства на Землю.

  «Живое  из неживого». В 1924 г. академик Опарин А.И. опубликовал труд происхождения жизни. Он описывает ряд превращений (миллиарды лет шли хим. превращения) привели к образованию коацерватов.

  Исследования  Опарина подтвердили теорию о  возникновении жизни на Земле: существует хим. эволюция, в итоге приводит к биологической эволюции. Главную роль играют белки – они первооснова жизни на Земле.

     7. Физико-химическая  эволюция развития  биосферы

  Наиболее  существенные физико-химические события произошли 500—4000 млн лет назад. Именно в этот период в особых термодинамических условиях из исходных сложных органических соединений возникла простейшая и примитивнейшая жизнь, которая, постоянно развиваясь, создала в процессе своей длительной эволюции огромное разнообразие видов и форм. Появившись более 3500 млн лет назад, живые организмы овладели нашей планетой, создав особую оболочку Земли — биосферу. 

  Физическая  эволюция

  Появление Земли произошло из-за возникновения Солнца и Солнечной системы, которая зародилась в протопланетном облаке.

  Рядом с протопланетным облаком произошел взрыв сверхновой звезды. Возникшая ударная волна распространилась на «наше» протопланетное облако, вызвав в нем уплотнение материи, термоядерные процессы и разогрев. Так образовалось центральное Солнце. Периферическая часть протопланетного облака фрагментировалась на другие планеты Солн. Сис. Силы гравитации Солнца удержали образовавшиеся планеты около звезды. Одновременное возникновение Солнца и планет её системы из единого протопланетного облака обусловило сходный химический состав этих тел.

  Протоземля в то время была холодным космическим телом, лишенным тектонических процессов. В тот период на поверхности Земли не было ни океанов, ни атмосферы и она была лишена мантии и ядра. T Земли была невысокой - 800—1000 °С, но по мере формирования планеты ее недра разогревались в результате накопления тепла из-за распада радиоактивных элементов и приливной энергии Протолуны. С разогревом начались процессы расплавления веществ. Тяжелые вещества опускались вниз, а легкие поднимались вверх, образовывая земную кору.

  У Протоземли отсутствовала атмосфера, т.к. «первичная» атм-ра была потеряна раньше, чем растущая Земля смогла удерживать её газы у своей поверхности. В результате накопления падавших на поверхность Земли частиц веществ и тел из окружающего пространства, масса планеты стала притягивать эти газы. 

  Химическая  эволюция

  При разогревании недр Земли из ее внутренних зон на поверхность планеты начали выделяться газовые компоненты – образовалась «собственная» земная атмосфера. Происходившие в то время химические реакции определили ее состав. В основном это были углеводородные газы, аммиак, углекислота, сероводород и свободный водород, при отсутствии свободного кислорода и азота. Взаимодействие между углекислотой и водородом приводило к образованию метана и воды. Вода в парообразном состоянии окружила Землю сплошной пеленой облаков.

  Формирование  Земли сопровождалось бурными и сложными химическими реакциями. Они шли с поглощением свободного кислорода, возникавшего при образовании кремнекислоты и ряда других компонентов магматических пород. Поэтому в атмосфере Земли свободного кислорода не было.

  Первичный кислород мог появляться в результате воздействия ультрафиолетовой радиации Солнца, а также других космических излучений на молекулы углекислого газа. Но накопления кислорода не происходило, так как он тратился на процессы окисления.

  На  поверхности земной коры под атмосферой стали происходить геологические и физ.-хим. процессы. Именно здесь сначала образовались сложные углеродные соединения, а затем на их основе возникла жизнь.

  Переход воды из газообразного в капельножидкое состояние, выделение газов из недр Земли и образование атмосферы произошло около 4 млрд лет назад, а позже начали формироваться первые мелководные изолированные морские бассейны (в будущем неглубокий Мир. океан).

  Уменьшение  в атмосфере углекислоты привело  к снижению температуры на поверхности Земли до +6 °С, а затем к Гуронскому оледенению, которое было самым сильным и продолжительным за всю историю Земли: льдом покрылись все континенты того времени.

     8. Биологическая эволюция в развитии биосферы.

ЭВОЛЮЦИЯ  БИОЛОГИЧЕСКАЯ - процесс развития биосферы от образования живых объектов до совр. её состояния. Выделяют след, этапы происхождения жизни:

1) синтез осн.  биологически важных молекул:  Сахаров, липидов, нуклеотидов, аминокислот и их случайных полимеров; образование комплексных структур, содержащих полипептиды в липидной оболочке;

2) образование  комплексов из полинуклеотидов  и белков, способных к комплементарной  ауторепродукции (гиперциклов); образование  единого биол. кода;

3) образование  многообразия живых объектов, существующих  за счёт материалов, накопленных  в предбиол. период (анаэробы);

4) появление  организмов, способных усваивать  энергию света, разлагать воду  и использовать продукты разложения (кислород и восстановленные органич. вещества) для биосинтеза; образование структуры трофич. уровней, биоценозов и формирование совр. биосферы;

5) появление  разумных живых существ.

Возникновение жизни

Молекулярный  аспект. Накопление биологически важных молекул (липиды, сахара, аминокислоты, нуклеотиды) в необходимых для Э. б. кол-вах в термодинамически равновесных условиях невозможно. В открытой системе оно возможно благодаря воздействию УФ и космич. излучения, электрич. разрядам и перепадам темп-ры. Наиб, вероятно образование и накопление упомянутых молекул в горячих водоёмах в результате вулканич. деятельности.

В тех же условиях возможны спонтанная полимеризация  нуклеотидов и белков и самоорганизация  их в капли, покрытые липидной мембраной (коацерваты, мариграны, микросферы). Однако комплементарная ауторепродукция ДНК в этих условиях практически невозможна.