1. Budowa i znaczenie: makro i mikroelementów, białek, tłuszczów, węglowodanów, kwasów nukleinowych.
MIKROELEMENTY to pierwiastki chemiczne, które występują w organizmach w bardzo małych ilościach. Ich obecność jest jednak niezbędna do właściwego rozwoju i przebiegu podstawowych procesów biologicznych. Do mikroelementów zalicza się: *magnez- niezbędny do prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego*cynk- wykorzystywany jest w procesie powstawania tkanki kostnej oraz w regulacji równowagi kwasowej oraz zasadowej organizmu *mangan- pełni rolę aktywatora enzymów, niezbędny do prawidłowego rozwoju tkanek *żelazo- bardzo ważny składnik hemoglobiny *chrom- jest składnikiem wielu enzymów *fluor- umożliwia prawidłowy rozwój uzębienia *selen- stymuluje pracę serca oraz bierze udział w neutralizowaniu niektórych toksyn
MAKROELEMENTY to pierwiastki chemiczne, które występują w organizmach roślinnych jak i zwierzęcych. Są one niezbędne w prawidłowym rozwoju i funkcjonowaniu. Do makroelementów zalicza się: węgiel, azot, tlen, wodór, wapń, fosfor, potas, magnez, siarka, sód, chlor. Cztery pierwiastki podstawowe oraz siarka i fosfor nazywane są pierwiastkami budulcowymi. Ich występowanie jest konieczne do powstawania komórek oraz tkanek. Wchodzą one do wszystkich makrocząsteczkowych i drobnocząsteczkowych związków, które tworzą organizm.
WĘGLOWODANY
Związki, które oprócz węgla zawierają wodór i tlen (2:1). Dzielą się na cukry:
- proste (zwierają mało rozbudowaną cząsteczkę)
- złożone (dwucukry i wielocukry)
Znaczenie:
- źródło energii - glukoza
- materiał zapasowy: u roślin skrobia i inulina, u zwierząt glikogen
- substancje odżywcze dla zwierząt: laktoza, maltoza, sacharoza
- materiał budulcowy: celuloza, pektyna, chityna
TŁUSZCZE (LIPIDY)
Są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych. Mogą występować w postaci stałej lub ciekłej. Dzielą się na:
- proste - tłuszcze właściwe
- złożone - fosfolipidy, glikolipidy
Znaczenie:
- materiał: budulcowy, odżywczy, energetyczny
- substancja zapasowa
- u roślin ochrona przed: nadmierną utratą wody, czynnikami termicznymi, czynnikami chemicznymi
BIAŁKA
Substancje wielocząsteczkowe zbudowane z węgla, wodoru, azotu, tlenu.
Struktura I-rzędowa (sekwencja aminokwasów), II-rzędowa (spirala), III-rzędowa (przestrzenne rozmieszczenie łańcuchów), IV-rzędowa (powiązanie podjednostek).
Białka proste - zbudowane wyłącznie z aminokwasów.
* histony (zasadowe występują w chromosomach) * albuminy (w surowicy krwi, w mleku, jajkach - regulują ciśnienie osmotyczne) * gammaglobuliny (udział w ochronie immunologicznej organizmu) * skleroproteiny (kolagen - w budowie szkieletu, elastyna - tkanka łączna, keratyna - włosy, paznokcie, kopyta)
Białka złożone - w skład obok białek prostych wchodzą substancje niebiałkowe jak: barwniki, cukry, tłuszcze.
Funkcje: * enzymy - katalizują określone reakcje chemiczne * białka strukturalne - wzmacniają i ochraniają komórki i tkanki * b. zapasowe - zapasowe substancje pokarmowe * b. transportowe - uczestniczą w transporcie określonych substancji między komórkami * regulatorowe - niektóre pełnią rolę hormonów lub kontrolują ekspresję określonych gazów * kurczliwe - uczestniczą w ruchach komórek * ochronne - chronią organizm przed obcymi ciałami.
KWASY NUKLEINOWE
Zbudowane z nukleotydów, w skład których wchodzą:
RNA * pięciowęglowy cukier - ryboza * reszty fosforanowe * zasada azotowa: adenina, guanina, cytozyna, uracyl
DNA * pieciowęglowy cukier - deoksyryboza * reszty fosforanowe * zasada azotowa: adenina, guanina, cytozyna, tymina
Funkcje: DNA - materiał dziedziczny komórki i instrukcje niezbędne do syntezy wszystkich białek. RNA - transport aminokwasów, synteza białek.
2. Właściwości wody i jej rola w organizmie
* Podstawowa substancja * rozpuszczalnik związków ustrojowych * budowa dipolowa * ma duże ciepło właściwe * słabe wiązania wodorowe * zjawisko korchezji i archezji * niezbędne uzupełnienie pokarmu * udział w procesach metabolicznych * środek transportu wewnątrzustrojowego * regulator temperatury, ciśnienia osmotycznego i pH * warunkuje turgor, wymiary i kształty komórek * usuwa końcowe produkty przemiany materii.
3. Anabolizm (fotosynteza - mechanizm, znaczenie, czynniki regulujące, pomiar intensywności).
Anabolizm - reakcja syntezy złożonych związków organicznych ze związków prostszych np. biosynteza białek, tłuszczów, węglowodanów.
Fotosynteza zasadniczo składa się z dwóch etapów - fazy jasnej, w której absorbowana jest energia światła i zamieniana na energię wiązań chemicznych, a jako produkt uboczny wydzielany jest tlen, oraz fazy ciemnej, podczas której energia wiązań chemicznych, związków powstałych w fazie świetlnej, jest wykorzystywana do syntezy związków organicznych.6H2O + 6CO2 (energia świetlna) → C6H12O6 + 6O2
Czynniki regulujące fotosyntezę: * światło (punkt kompensacyjny - intensywność światła, przy której fotosynteza i oddychanie się kompensują, punkt wysycenia - najmniejsza intensywność światła, w której powiększenie pozostaje bez wpływu na fotosyntezę, nadmiar światła - hamowanie fotosyntezy) * temperatura (szybkość reakcji fotochemicznych nie zależy od temp., negatywny wpływ wysokiej temperatury: destrukcja białe enzymatycznych, cytoplazmy i chloroplastów, szybki wzrost oddychania, nagromadzenie się asymilatów w liściach) * woda (źródło wodoru, uwodnienie protoplastu, transpiracja) * dwutlenek węgla
Znaczenie fotosyntezy: * produkcja związków organicznych * produkcja tlenu * rozkład CO2
Sposoby oceny intensywności: ilość przyswojonego CO2, ilość wydzielonego O2, ilość wytworzonych asymilatów.
4. Katabolizm (sposoby oddychania, znaczenie, czynniki regulujące)
Katabolizm - reakcje w czasie których następuje przekształcenie związków organicznych w energię, np. oddychanie.
Oddychanie- proces rozkładu złożonych substancji organicznych na prostsze związki z uwalnianiem energii w formie użytkowej. Typy:* tlenowe - właściwe- polega na spalaniu związków organicznych przy udziale tlenu w mitochondrium na proste związki nieorganiczne - dwutlenek węgla i wodę, w wyniku czego uwalniana jest energia. Składa się z czterech etapów: glikolizy, reakcja pomostowa, cyklu Krebsa, łańcucha oddechowego. C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (w ATP) *beztlenowe - fermentacja (ilość energii wyzwolonej podczas fermentacji jest mniejsza od ilości podczas oddychania tlenowego. Utlenianie substratu nie jest kompletne i reszta energii pozostaje w produktach fermentacji) np. fermentacja alkoholowa, mlekowa, masłowa, redukcja azotanów do azotynów, redukcja siarczanów do siarkowodoru.
Czynniki regulujące: temp, zawartość tlenu, zawartość CO2, woda
5. Sposoby odżywiania się organizmów
Autotrofy - organizmy żywe, które są samożywne.
Heterotrofy-organizmy cudzożywne: *saprofity - które pobierają substancje odżywcze z martwej materii organicznej *pasożyty - żywią się związkami organicznymi, które pobierają z ciał innych organizmów żywych, z którymi są związane
6. Podstawowe założenia teorii ewolucji
Karol Darwin, „O pochodzeniu gatunków drogą doboru naturalnego, czyli o utrzymaniu się doskonalszych ras w walce o byt”
Ewolucja - zachodzący w czasie kierunkowy proces, polegający na stopniowych zmianach cech gatunkowych kolejnych pokoleń gatunku w skutek eliminacji przez dobór naturalny lub sztuczny części osobników z bieżącej populacji.
Dziedziczność - organizmy dziedziczą cechy swoich przodków zgodnie z zasadami genetyki.
Zmienność - proces dziedziczności nie jest absolutnie dokładny i wprowadza przypadkowe zmiany mutacyjne. Dodatkowymi źródłami zmienności jest rekombinacja.
Ograniczone zasoby - organizmy muszą konkurować o te same zasoby środowiska.
Dostosowanie - pewne cechy ułatwiają konkurencję o zasoby, są korzystniejsze w danych warunkach środowiska niż inne cechy.
Zróżnicowany sukces rozrodczy - osobniki bardziej dostosowane mają większe szanse przeżycia i wydania na świat potomstwa niż osobniki gorzej dostosowane.
Adaptacja, specjacja - tworzenie nowych gatunków.
7. Dziedziczność i prawa Mendla
Pierwsze prawo Mendla (prawo czystości gamet) - każda gameta wytworzona przez organizm posiada tylko jeden allel z danej pary alleli genu. Wynika z tego, że każda komórka płciowa musi zawierać po jednym genie z każdej pary alleli.
Drugie prawo Mendla (prawo niezależnej segregacji cech) - geny należące do jednej pary alleli są dziedziczone niezależnie od genów należących do drugiej pary alleli, w związku z czym w drugim potomnym F2 obserwuje się rozszczepienie fenotypów w stosunku 9:3:3:1.
8. Parametry charakteryzujące populację
Populacja - grupa osobników tego samego gatunku zajmująca określoną przestrzeń.
Parametry opisujące populację: * zagęszczenie (wpływ mają: rozrodczość, śmiertelność, migracje) * struktura wiekowa (piramidy wieku) * struktura płciowa (nie jest równa 1:1, u ludzi więcej rodzi się mężczyzn, ale więcej ich też umiera, więc w późniejszym wieku jest przewaga kobiet)
9. Parametry charakteryzujące biocenozę
Biocenoza - zgrupowanie wieku populacji roślin, zwierząt, bakterii, grzybów które żyją w danym środowisku i oddziałują na siebie wzajemnie, tworząc razem wyróżniający się żywy układ, ze swoim składem, strukturą, stosunkami środowiskowymi i funkcją.
Parametry charakteryzujące biocenozę: * skład gatunkowy (parametr określający różnorodność biocenozy) * samowystarczalność (materia krąży w oparciu o poszczególne populacje) * zmienność (równowaga dynamiczna, wahania liczebności w obrębie jakichś granic) * struktura (troficzna - pokarmowa: kto kogo zjada w jakiej kolejności i ilości, ilościowa - liczba gatunków, różnorodność, przestrzenna - warstwowość, strefowość)
10. Stosunki socjalne (interakcje) w biocenozie
* typ internacki - ogólny charakter * neutralizm - populacje nie wpływają na siebie * konkurencja - wzajemne hamowanie rozwoju obu populacji * pasożytnictwo - pasożyty zazwyczaj mniejsze od gospodarza - jedna populacja zyskuje, a druga traci, czerpanie korzyści z innego organizmu, układ musi być we wzajemnej równowadze * drapieżnictwo - drapieżcy zabijają ofiarę jednorazowo * komensalizm - jedna populacja ma korzyści, a druga nic nie traci * protokooperacja - interakcja korzystna dla obu populacji, lecz nie nieodzowne * mutualizm - interakcje są nieodzowne dla obu populacji i obustronnie korzystne.
11. Poziomy troficzne, łańcuchy troficzne
Łańcuch troficzny - kolejny ciąg zjadających i zjadanych począwszy od producentów, skończywszy na drapieżnikach szczytowych. Łańcuchy pokarmowe łącząc się tworzą sieci troficzne.
Łańcuch troficzny typu spasanego: producenci - konsumenci I rz. - konsumenci II rz. …
Łańcuch troficzny typu detrytusowego: nie ma zjadania przez konsumentów, producenci - destruenci.
Poziomy troficzne- pod względem odżywiania się populacje podzielono na grupy zwane poziomami troficznymi
producenci to rośliny zielone i samożywne zdolne do samodzielnego wytwarzania zw organicznych w procesie fotosyntezy, wyprodukowane przez nie subst są wykorzystywane do przemian metabolicznych bądź wbudowane we własne tkanki i tworzą tzw biomasę roślinną konsumenci - czyli organizmy heterotroficzne korzystają z niej. Te zaś można podzielić na roślinożerców (konsumenci I rzędu), którzy żywią się bezpośredni roślinami, drapieżniki I rzędu (konsumenci II rzędu), żywiących się roślinożercami i drapieżniki II rzędu (konsumentów II rzędu) zjadających z kolei drapieżniki I rzędu.
12. Krążenie materii (cykle biogeochemiczne)
13. Sukcesja ekologiczna
Jest to sekwencja naturalnych zmian składu gatunkowego i struktury biocenoz. Następstwo kolejnych grup organizmów, które zmieniają środowisko, w skutek czego same mogą nie znajdować już optymalnych warunków bytowania, ponieważ stają się one korzystniejsze dla innych gatunków.
Sukcesja pierwotna - organizmy żywe kolonizują obszar dotychczas jałowy.
Sukcesja wtórna - przebiega na obszarze mocno zmienionym, ale nie jałowym, już skolonizowanym.
Klimaks - końcowe stabilne stadium rozwoju roślinność i gleby, osiągającego równowagę produkcji, dekompozycji i liczby gatunków. Jest ono określone przez warunki klimatyczne.
14. Produkcja netto i brutto
Produkcja pierwotna netto = produkcja pierwotna brutto.
Produkcja pierwotna brutto- całość wyprodukowanej przez producentów materii organicznej
produkcja pierwotna netto- tylko połowa PPB zostaje zmagazynowana w tkankach roślinnych jako.tzw.biomasa
produkcja wtórna netto- biomasa jaką łącznie zmagazynowali konsumenci ( po odliczenie strat na oddychanie, utrzymanie temp itp.)
15. Czynniki ekologiczne
Czynniki ekologiczne są to wszelkie uwarunkowania i procesy zachodzące w danym środowisku, które oddziałują na rozwój osobników w populacji, tj. wpływają na możliwości występowania gatunków, organizmów, ich przeżycia i rozrodu. *fizykochemiczne np. temperatura, światło, dwutlenek węgla *biologiczne - określają zależności wewnątrzgatunkowe i międzygatunkowe
16. Ciepło w środowisku, wymagania cieplne organizmów, okres wegetacji
Ciepło - najbardziej ruchliwa forma energii, która może powstawać z każdej innej i jest silnie modyfikowana przez środowisko.
Okres wegetacji - okres wzrostu i rozwoju roślin, obejmujący intensywne procesy życiowe od siewu do zbioru uprawnej rośliny.
17. Światło jako czynnik fotosyntezy i regulacyjny, wymagania świetlne roślin
Światło - promieniowanie widzialne (45% promieniowania słonecznego docierającego do Ziemi).
W przypadku braku oświetlania rośliny wydzielają CO2 produkowany podczas oddychania komórkowego. Przy natężeniach światła bardzo niskich proces wydzielanie CO2 w oddychaniu komórkowym przeważą nad fotosyntetycznym wiązaniem CO2 i roślina nadal wydziela dwutlenek węgla. Przy pewnym natężeniu światła specyficznym dla gatunku rośliny i panujących warunków (np. temperatury) dochodzi do zrównania pobierania CO2 w procesie fotosyntezy i wydzielania CO2 w procesie oddychania komórkowego, punkt ten nazywany jest świetlnym punktem kompensacyjnym.
W zależności od wymagań w stosunku do światła roślinę można podzielić na: * heliofity - światłolubne (wymagające do swojego rozwoju dużej ilości światła i rozwijają się tylko w środowisku o pełnym nasłonecznieniu) * skiofity - cieniolubne (przystosowane są do życia w warunkach dużego zaciemnienia, źle rosną w pełnym słońcu i nie wytrzymują w tych warunkach konkurencji z innymi roślinami)
Światło ma też znaczenie regulacyjne - fotoperiodyzm - zjawisko zależności rozwoju zwierząt i roślin od długości okresów ciemności i światła w cyklu dobowym. Rośliny można podzielić na: * długiego dnia - kwitnące podczas długich dni i krótkich nocy, czyli w lecie, rośliny klimatu umiarkowanego i zimnego * krótkiego dnia - kwitnące w naszych warunkach wczesną wiosną lub późnym latem lub jesienią, gdy dzień jest krótki a noc długa, rośliny klimatu między i podzwrotnikowego * obojętne - kwitnące niezależnie od długości dnia i nocy.
18. Woda w środowisku
Znaczenie: biochemiczne, geologiczne (kształtowanie powierzchni ziemi), glebotwórcze (zasolenie, bielicowanie, bagna), klimatotwórcze (opady, pochłanianie i oddawanie ciepła).
Mały i duży obieg wody.
19. Wymagania wodne roślin
Polowa pojemność wodna- ilość wody jaka może być przechwycona w glebie mimo grawitacji
Punk trwałego więdnięcia- ilość wody w glebie, przy której rośl zaczynają więdnąć
Rośliny dzieli się na:
*hydrofity(rośl wodne)
*higrofity( rośl zamiesz siedliska lądowo-bagienne, mocno uwilgot, wilgociolubne, wrażl na niedobór wody, duże liści pokryte kutykulą i aparatami sz po obu str blaszki, duże przestw międzykom wypełn miękiszem powietrzym, system korzeniowy słaby)
*mezofity (występują na śred i zmiennowilg siedliskach, dobrze rozw system korz, tk przewodz, mech, okryw, miękiszowe)
*kserofity (rośl przystosowane do życia w warunkach suchych): -sukulenty( magazynują wodę w różnych tk, śluzowatym soku kom, mała transpir, wolna produkcja mat org, przystosowane do bezpośr pobierania wody deszcz), -sklerofity (ogran transpir, dobrze ukorzenione, sztywne liście, gruba kutykula, głęboko umiesz aparaty sz)
Transpiracja: wyparowanie wody przez żywe rośl, proces fizjolog czynny regulowany przez rośl/ *intensywność- ilość wyparowanej wody na jedn pomierzch w określ t/ na t. wpływa: światło, temp, niedosyt wilgotności powietrza, wiatr, dostępn wody gleb/ Znaczenie: jest nieunikniona gdyż fotosy jest możliwa tylko przy otw szparkach, obniża temp liścia i chroni przed przegrzaniem, jest niepożądana gdyż utrata wody hamuje wzrost, pobieranie soli min i wody z korzeni-mech ssania
20. Przewodzenie i transpiracja
Transpiracja, czynne parowanie wody z nadziemnych części roślin. Rośliny transpirują przez aparaty szparkowe i przez skórkę. Transpiracja szparkowa stanowi ok. 75-90% transpiracji ogólnej, transpiracja kutykularna na ogół nie przekracza kilku procent, przy czym u drzew i roślin cieniolubnych udział transpiracji kutykularnej jest większy niż u roślin światłolubnych.
Najważniejszymi czynnikami wpływającymi na wielkość transpiracji są światło oraz temperatura. Transpiracja ma podstawowe znaczenie w przewodzeniu wody przez tkanki roślinne, obniża też temperaturę rośliny chroniąc ją przed przegrzaniem.
21. Zasada tolerancji i prawo minimum
Prawo minimum Liebiga - że czynnik, którego jest najmniej działa ograniczająco na organizm bądź całą populację.
Zasada tolerancji Shelforda - zarówno niedobór jak i nadmiar różnych czynników wpływa na organizm limitująco. Prawo to określa możliwość rozwoju populacji. Możliwość bytowania organizmów określają dwie wartości, tzw. Estrema działającego czynnika: minimum i maksimum. Zakres między min. a max. nazywamy zakresem tolerancji.
Eurybionty - organizmy charakteryzujące się dużą tolerancją względem danego czynnika środowiska.
Stenobionty - charakteryzujące się mniejszą tolerancją.
Organizmy mogą mieć szeroki zakres tolerancji w stosunku do jednego czynnika i wąski w stosunku do innego.
22. Ekologiczne metody badania siedlisk
Siedlisko - zespół czynników nieożywionych, abiotycznych panujących w określonym miejscu Ziemi, działających na rozwój poszczególnych organizmów.
24, Charakterystyka głównych biomów na świecie:
Biom- rozległ obszar o podobnym klimacie, charakter szacie roś, rozłożony zazwyczaj strefy
racji tego ze gleby i klimat tak występują
*wilgotne lasy równ -6% pow Ziemi, 50% gatunków, śr temp 25-28, opady 2-4000mm
równom rozł, brak pór roku, gleba laterytowa( m.próch, szybka miner, kwaśna),
ogromne bogactwo gat, wielowarst ukł drzewostanu(30-50m), obfitość lian i
epifitów, wnętrze lasu cieniste, brak sezonowej rytmiki (brak pierścieni przyrostów rośl)
*okresowo sucha strefa roś podrów - im dalej od równika tym ↓temp, ↑ amplitudy,
↓ opady, nierównomierny ich rozkład, pory roku deszcz i sucha, woda jest czynni ogranicz,
las monsunowy(opady 1-2500mm, okres suchy 3-5mies, gleby bogatsze niż w lesie wilgotnym,
drzewostan 25-35m, uboższy florystycznie od wilgotnego, lepiej rozw runo),
suchy las podrów (opad 700-1300, okres suchy 4-7mies, drzewa 10-20, jedna warstwa koron,
w okresie suchym prawie wszyst drzewa tracą liście, runo trawiaste, zarośla kolczaste, sukulenty)
*sawanny- trawy,czasem drzewa krzewy, opady 100-400mm, okres suchy i wilgotny, temp 18-24 dla deszczowego, 14-20 dla suchego, za mało opadów dla drzew, duże zwierzęta roslin, ogień
*gorące pól/pustynie - obszar suchy na którym nie ma lub praktycznie nie ma rosl, klimat skrajnie suchy, roczne opady od kilku do kilkunastu mm, pólp do 200mm, silne nasło, temp w dzień 60, w nocy 0, wody powierzch okres, woda słona, intensy pr wietrz, skąpa rośl, oazy
*rośl twardolistna - klimat podrów, lato gorące suche, zimy łagodne deszcz, najkorzystniejsza dla wegetacji wiosna, gł rośl krzewiaste, znaczny stopień degradacji przez czł (pasterstwo-kozy)
*chł pół/pustynie- w głębi kontynentu lub w cieniu opadowym, latem temp 40-50, zima <0(do-40), 200-300mm, gł wiosną, brak sukulentów, gł pastwiska
*stepy - bezdrzewne, k.umiar, lata gorące20-25, zimy mroźne, opady 300-450, w lecie susza, czarnoziemy, okres weg 4 mies, , żyzne gleby - grunty orne, pampasy(A.Pd), prerie(A.Pn), Indianie wypalali
*lasy liściaste zrzucające liście na zimę - k.umiar, zima chł, lato ciepłe, drzewa mało urozmaicone, rytmiczna zmiana listowia, , pień i gałęzie pokryte kora, po odlesieniu wrzosowiska, gat: buk, grad, dąb, jesion, wiąz, gleby brunatne żyzne zasobne w próchnicę, warstwa runa, krzewów, drzew
*borealne lasy iglaste(tajga) - Syberia, tylko półkula pn, k.umiar chł, zimy dł i ostre, lata ciepłe i krótkie, opady 300-700mm ze wzgl na małe parowanie wystarczające, wegetacja 3-5mies, gleby bielicowe, ubogie kwaśne zabagnienia, na pn wieczna zmarzlina, drzewostany jednogat gęste i mroczne, ubogie w gatunki: świerk, jodła,sosna, gł źr drewna
*tundry - bezdrzewna formacja rośl, występ w skrajnie niekorzystnych warunkach cieplnych dalekiej pn, klimat podbieg, weget 2-3 mies, zimy bardo ostre lata krótkie i chł 5-10 duże zachm ale dł dzień polarny, opady niewielkie ale ze wzgl na małe parowanie nadmiar wilgoci, gleby słabo wykszt, rośl-krzewinki o małych łuskowatych liściach, trawy, turzyce i sity, czasami skarlałe drzewa, najdalej na pn nikła rośl zł gł z porostów i mchów
2