Rakendusbioloogia õppematerjalid (0)

BIOLOOGIA ÕPPEMATERJAL II osa Koostas: Triin Põder Nimi: .............................. Õppegrupp: .............
7. RAKENDUSBIOLOOGIA
Ø Bioloogia seos teiste teadustega
Bioloogia
Ø Viirused
§ Viirused on eluta ja elusa looduse vahepealsel tasemel olevad rakulise ehituseta objektid.
§ Viirused saavad paljuneda ainult teiste organismide elusrakkudes. Väljaspool peremeesrakke viirusosakestel elu tunnused puuduvad. Neil puudub ainevahetus väliskeskkonnaga, nad ei saa kasvada suuremaks ega iseseisvalt paljuneda.
§ Viirused on palju väiksemad kui elusorganismid . Viirused on keskmiselt 0,01 ­ 0,3 mikromeetri suurused.
v Viiruste ehitus (HIV) § Viiruste kõige tähtsam osa on genoom , mis sisaldab pärilikku infot. Genoomiks on DNA või RNA.
§ Genoomi katab valkudest struktuur nn. kapsiid . See on jäik, kindla ehitusega struktuur. Lihtsamate viiruste ehitus sellega piirdubki. Sellised on näiteks adenoviirused ja papilloomiviirused.
§ Kapsiid võib mõnedel viirustel olla
kaetud lipiididest ja valkudest koosneva ümbrisega. Sellised on näiteks HIV- viirus , gripiviirus ja herpesviirus . Ümbris koosneb lipiidisest ja valkudest, pärineb reeglina peremeesraku rakumembraanist ja viirus lülitab sinna ka oma struktuurvalke. Kapsiid ja ümbris kaitsevad genoomi ning aitavad viirusosakesel peremeesrakule kinnituda.
1 v Viiruste paljunemine
Kõigepealt peab viirusosake seonduma raku pinnale ja seejärel sisenema rakku. Ümbris läheb rakumembraani koostisee ja rakku läheb kapsiid koos genoomiga. Rakus viiruse genoom vabaneb kapsiidist ja paljuneb. Tavaliselt toimub see raku tuumas. Kui genoom on paljunenud, moodustub ümber kapsiid ja rakust väljudes ümbris.
Viiruste tähtsus Geenitehnoloogias kasutatakse viirusi viirusvektoritena, see tähendab et viiruse genoomi kantakse soovitav geen, mille viirus viib koos oma genoomiga peremeesrakku. Viirused teostavad geenide ülekannet, olles nii üheks päriliku muutlikkuse allikaks. Paljude looma- ja inimesehaiguste põhjustajaks on viirused.
Ø Bakterid
§ Bakterid on kõige väiksemad üherakulised organismid, mis suudavad iseseisvalt kasvada ja paljuneda.
v Bakterite ehitus ja paljunemine § Enamiku bakterite suurus jääb vahemikku 0,1...25 mikromeetrit.
Bakteri ehitus on eeltuumne ; tuuma pole, selle asemel on nukleoid ( DNA-st koosnev rõngaskromosoom); plasmiidid - sisaldavad geene eriolukordadeks ( näiteks kodeerivad antibiootikume kahjutustavaid ensüüme); rakumembraan ; rakukest ; osadel bakteritel limakapsel -ärakuivamise vastu; karvakesed ehk piilid ;
2 viburi(d); ribosoomid ; endospoorid- kest ebasoodsate elutingimuste üleelamiseks; bakterirakul puuduvad: mitokondrid , Golgi kompleks , tsütoplasmavõrgustik, tsentrioolid.
§ Väliskuju on bakteritel erinev. Väliskuju järgi eristatakse 6 rühma baktereid. Olulisemad nendest on järgmised: 1. Kerabakterid ehk kokid . Need on kerakujulised .
Ahelkokid ehk streptokokid on ahelana seosesse jäänud kokid.
Kobarkokid ehk stafülokokid paiknevad kobarakujuliselt.
2. Pulkbakterid ehk batsillid . Need on pulgakujulised.
Näited: tuberkuloosi tekitaja , salmonelloosi tekitaja, Lactobacillus fermentum- piimhappebakterid .
3. Keeritsbakterid ehk spiroheedid . Need on keerdunud kujuga ning painduvad bakterid. Näited: süüfilise tekitaja, puukborrelioosi tekitaja.
§ Bakterid paljunevad pooldumise teel.
Ø Seened
§ Kübarseeni me näeme, kuid paljud seened jäävad märkamatuks oma mikroskoopiliste mõõtmete tõttu. Mikroseened on keskmiselt mõne mikromeetri suurused.
v Seente ehitus ja paljunemine
Kandseened (kübarseened)
Pinnases asub seeneniidistik ehk mütseel, mis koosneb seeneniitidest ehk hüüfidest. Maapinnale arenevad viljakehad - jalg ja kübar. Kandseened paljunevad eoste ehk spooridega. Näiteks pilvikud, riisikad, kukeseened , puravikud jt.
Hallitusseened
On niitja ehitusega. Seeneniite nimetatakse hüüfideks. Hüüfid moodustavad seeneniidistiku ehk mütseeli. Hallitusseened paljunevad eoste ehk spooridega. Näiteks pintselhallik , nutthallik, kerahallik, küüneseene tekitaja (Trichophyton) jt.
Pärmseened
Pärmseened on üherakulised ovaalse kujuga. Pärmseened paljunevad pungumise teel. Näiteks pagaripärm.
3 Ø Biotehnoloogia
v Funktsionaalne toit
-toiduaine, mille komponendid avaldavad positiivset mõju (teaduslikult tõestatud) inimese organismile. Funktsionaalne toit parandab seedimist, vähendab haigusriske jne. Näited:
§Biojogurt (Lactobacillus fermentum ME-3)
§ Jodeeritud sool
§ Fe rikastatud maisihelbed
§ Ca rikastatud tooted
· Vitamiinidega rikastatud vesi
BIOTEHNOLOOGIA- rakendusbioloogia haru, mis kasutab organismide elutegevusega seotud protsesse inimesele vajalike ainete tootmiseks Bakterite kasutamine biotehnoloogias :................................................................................................. ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... Seente kasutamine biotehnoloogias:..................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ...............................................................................................................................................................
Ø Geenitehnoloogia
GEENITEHNOLOOGIA- rakendusbioloogia haru, mis kasutab geneetilist informatsiooni rakenduslikel eesmärkidel.
GEENITEHNOLOOGA
4 Ø Bioloogia osa meditsiinis
Haigused 1) Pärilikud- haigused, mis on määratud viljastatud munaraku genotüübi poolt. a) Kombinatiivse muutlikkuse tagajärjel- lapse genotüüpi võivad kokku sattuda rets . alleelid, mis määravad haiguse tekke. Pärilik kurtus (rets. alleel ) Daltonism Hemofiilia b) Mutatsioonilise muutlikkuse tagajärjel- mutatsioonide tekkimine sugurakkudes. § Downi sündroom- üks üleliigne kromosoom
b)Päriliku eelsoodumusega - haigused, mis kujunevad välja pärilikkuse ja keskkonnategurite koostoimes. Suhkurtõbi ­ organismis insuliini puudus Rasvumine- liigne söömine, süvivesikute ja rasvarikas toit Alkoholism- soodustab alkohol Kopsuvähk- soodustab suitsetamine Tsöliaakia- ei talu teravilja valku (gluteenivabad tooted) Laktoosi talumatus -ei talu piimasuhkrut, saab tarbida hapupiimatooteid
2. Mittepärilikud- nakkushaigused ning organite ja organsüsteemide haigused. a) Viirushaigused Soolatüükad, kondüloomid Herpes : ohatis, genitaalherpes AIDS Hepatiit Gripp jt. hingamisteede infektsioonid Puukentsefaliit Marutõbi b) Bakterhaiguse Tuberkuloos Süüfilis Klamüdioos Tripper Puukborrelioos Angiin Teetanus Salmonelloos Botulism Stafülokokiline toidumürgitus
5 c) Seente põhjustatud haigused Küüneseen Mükotoksikoosid Seenemürgitused
d) Parasiidid Kirbud, täid Sügelised Solge, laiuss
q Täitke tabel.
Haigus Teke või nakatumine, haigustunnused , ennetus ja ravi ....................... viirushaigus
....................... viirushaigus
....................... viirushaigus
....................... viirushaigus
....................... viirushaigus
....................... bakterhaigus
....................... bakterhaigus
....................... bakterhaigus
....................... bakterhaigus
....................... bakterhaigus
6 ....................... seenhaigus
....................... seenhaigus ....................... seenhaigus
....................... parasiit
....................... parasiit
....................... parasiit
v Infot haiguste kohta leiab vajadusel näiteks http://www.inimene.ee .
Kordamisküsimused
1. Kirjeldage viiruste ehitust ja paljunemist.
2. Nimetage ja joonistage 2 olulisemat bakterite kujurühma ning tooge mõlemasse rühma 2 näidet. Kuidas bakterid paljunevad?
3. Kirjeldage seente ( hallitusseente , kübarseenete ja pärmseente) ehitust, paljunemist ja tooge näiteid.
4. Mis on biotehnoloogia? Tooge 3 näidet, selgitage.
5. Mis on geenitehnoloogia? Tooge 3 näidet, selgitage.
6. Mis on funktsionaalne toit? Tooge 2 näidet, selgitage.
7. Milliseid haigusi nimetatakse pärilikeks? Tooge 2 näidet, selgitage.
8. Milliseid haigusi nimetatakse päriliku eelsoodumusega haigusteks? Tooge 2 näidet, selgitage.
9. Nimetage 3 viirushaigust, selgitage.
10. Nimetage 3 bakterhaigust, selgitage.
11. Nimetage 2 seente põhjustatud haigust, selgitage.
12. Nimetage 2 inimese parasiiti, selgitage.
7 8. INIMENE
Ø Koed
Sarnase ehituse, talitluse ja päritoluga rakud moodustavad koe.
v Epiteelkude (kattekude)- katab organismi välispinda, seedekulglat jne. Rakud paiknevad tihedalt üksteise kõrval. Rakud on kiire jagunemisvõimega, seetõttu kasvavad pindmised vigastused ruttu kinni.
§ Näärmed tekivad epiteelist sissepoole kasvades, seega on vooderdatud epiteelirakkudega.
v Sidekude ( tugikude )- ühendab teisi kudesid omavahel ja toetab elastseid kehaosi.
§ Liigid:
Kohev sidekude- esineb seal, kus pole muud kude. Näiteks elundite vahel ja veresoonte ümber.
Tihe sidekude- sisaldab rohkem kiude ja vähem rakke. Kiud jagunevad: elastsed kiud ja kollageensed kiud. Kõõlused ühendavad luid ja lihaseid ning sidemed ühendavad luid. Need sisaldavad hulgaliselt ühesuunalisi kollageenkiude. Elastne kude asub arterite ja veenide seintes ning selgroolülide vahel.
Rasvkude - koosneb rasvarakkudest. Nende rakkude sisu on rasvatilkasid täis.
Kõhrkude- elastne, kuid küllaltki vastupidav, puuduvad närvid ja veresooned .
Luukude- sünnihetkel on osa lapse toesest veel kõhreline, siis toimub luustumine. Luukoes toimub intensiivne ainevahetus . Kaltsiumisoolad annavad luudele tugevuse.Orgaanilised ainetest on olulisemad kiulised valgud , mis annavad luudele elastsuse.
Veri - sidekude, mis sisaldab palju vedelat rakuvaheainet. Vererakud : erütrotsüüdid ehk punalibled , leukotsüüdid ehk valgelibled , vereliistakud ehk trombotsüüdid.
v Lihaskude- kokkutõmbumisvõimelised lihasrakud , sisaldavad niitjaid valgu molekule. Lihasrakkudes
8 toimub intensiivne ainevahetus.
§ Liigid:
Vöötlihaskude- moodustab lihaseid, mille abil inimene liigub. Nende tegevust võib inimene tahtlikult mõjutada.
Silelihaskude -paikneb veresoonte ja õõneselundite seintes. Nende rakkude kokkutõmme ei allu inimese tahtele.
Südamelihaskude- sarnane vöötlihaskoele ja esineb vaid südames, kokkutõmbed inimese tahtest olenemata.
v Närvikude- närvirakku nimetatakse neuroniks. Närvirakul on jätked: üks akson , mis kannab impulsi rakukehast eemale (lõpposas jaguneb mitmeks jätkeks) ja dendriidid, mis juhivad impulsse rakukeha suunas. Kahe närviraku vahelist seost nimetatakse sünapsiks. See toimub keemilise aine (atsetüülkoliini) vahendusel. Ka närviraku ja mõne muu raku, näiteks vöötlihasraku vahel on samal viisil toimiv ühendus.
q Koostage mõistekaart "Koed".
Ø Elundkonnad
q Täitke tabel.
Elundkond Osad, millest koosneb Ülesanded Nahk e. katteelundkond
Tugi- e. liikumiselundkond
Vereringeelundkond
9 Hingamiselundkond
Seedeelundkond
Erituselundkond
Sigimiselundkond
Närvisüsteem
Meeleelundid
Sisenõrenäärmed
q Naha ehitus. Kandke joonisele: marrasknahk, pärisnahk, sarvkiht, rasvkude, verekapillaarid, karv , rasunääre, higinääre, närvid.
10 q Seedeelundkond. Kirjuta seedeelundkonna osadele nimetus juurde?
q Luud . Kandke joonisele järgmised luud: kolju, selgroog , roie, abaluu , rangluu, rinnak , õlavarreluu, küünarluu, kodarluu, randmeluud , kämblaluud, sõrmeluud, puusaluu, ristluu , õndraluu, reieluu , sääreluu, pindluu , põlvekeder, kannaluud, pöialuud, varbaluud.
11 Ø Inimene kui tervikorganism
v Hingamise regulatsioon
Hingamise regulatsioon toimub põhiliselt vere süsihappegaasisisalduse aga ka pH alusel. Mida suurem on füüsiline pingutus , seda suurem on vere süsihappegaasisisaldus. Samuti suureneb piimhappe sisaldus, mis alandab vere pH taset. Higamiskeskuses asuvad kemoretseptorid on tundlikud vere süsihappegaasisisalduse ja pH alanemise suhtes. Selle tulemusena intensiivistub kopsude töö.
v Veresuhkrusisalduse regulatsioon
§ Vere glükoositase hoitakse suhteliselt püsivana, normväärtuse piirideks on 3,3...6,1 mmol/l (0,6...1,1g/l).
§ Veresuhkrusisaldust reguleerib insuliin . Kui glükoosi tase veres muutub liiga kõrgeks, toodavad kõhunäärme rakud insuliini. Insuliin aktiviseerib rakumembraanis olevad transportvalgud , võimaldades glükoosil rakku siseneda.
§ Kui glükoosi hulk veres muutub liiga väikeseks, hakkab kõhunääre sünteesima glükagooni. See hormoon aktiviseerib rakkudes ensüümid, mis hakkavad glükogeeni lagundama. Tekkinud glükoos läheb verre. Nälgimise korral hoitakse veresuhkrusisaldust vajalikul tasemel rasvasid ja kehavalke lagundades.
v Soojusregulatsioon § Inimene on püsisoojane organism, ~37´C. Püsisoojasus põhineb soojuse tootmise ja loovutamise tasakaalus.
§ Soojuse kaotamine:
o soojuskiirgusena;
o vee aurustumise teel,
o soojusjuhtivuse teel, näiteks tooli;
o soojuse siirdamise ehk konvektsiooni teel, näiteks vette ja õhku ( tuulega soojuskadu suurem).
§ Vees on soojuskadu palju suurem, kuna vesi on parem soojusjuht kui õhk. Riided vähendavad soojuskadu, tekitades liikumatu õhukihi.
§ Puhkeolekus on õhus termoneutraalne tsoon 25-30´C ja vees 35-36`C st. selles temperatuurivahemikus ei kulu püsiva kehatemperatuuri hoidmiseks energiat.
§ Hüpotermia ehk alajahtumine on kehatemperatuuri langemisel alla 35´C. Kui kehatemperatuur langeb
12 alla 25`C siis inimene sureb . Äge hüpotermia tekib enamasti vette sattumisel . Inimese temperatuur langeb alla 35´C 5` vees ~1 tunniga, 10`C vees ~2 tunniga ja 15`vees ~4-5 tunniga.
§ Külmas:
o naha veresooned anenevad, nahk muutub kahvatuks, , nahast läbi voolava vere hilk väheneb ja kehapinnale kantava soojuse hulk langeb;
o higieritus väheneb ja vee aurustamisele kulub vähem soojust;
o intensiivistub soojuse tootmine lihastes, seega ainevahetus intensiivistub ning tekivad külmavärinad.
§ Külmavärinad on lihaste rütmilised värinad, lihased toodavad sooja kasutades energiaallikana peamiselt glükogeeni.
§ Kuumas:
o naha veresooned laienevad, nahast läbi voolava verehulk suureneb ja seega äraantava soojuse hulk suureneb;
o tagajärjeks on teiste elundite (neerude jt.) verevarustuse vähenemine;
o higieritus intensiivistub ja vee aurumisele kuluv soojuse hulk tõuseb;
o pidurdub soojuse teke.
§ Palaviku puhul tekib organismis soojust rohkem, kuid eraldub vähem. Kui kehatemperatuur tõuseb 42-44 ´C, siis inimene mõne aja pärast sureb.
v Refleksid
§ Refleks on organismi vastus väliskeskkonnast või organismist pärinevale ärritusele.
§ Refleksikaareks nimetatakse teed, mida mööda erutus kulgeb.
§ Refleksikaar koosneb:
1. erutust vastuvõtvatest närvirakkudest;
2. närvidest, mis juhivad erutuse kesknärvisüsteemi;
3. kesknärvisüsteemi teatud piirkondadest (keskustest), kus toimub erutuse analüüs;
4. närvidest, mis juhivad erutuse kesknärvisüsteemist vastavasse organisse;
5. reageerivast organist.
§ Kaasasündinud refleksid on tingimatud, näiteks neelamisrefleks .
§ Tingitud reflekside kujunemine algab pärast sündimist. Need omandatakse elu jooksul, näiteks liigutusvilumused.
13 v Veebilanss- saadav ja eralduv veekogus peab organismis olema tasakaalus.
Vee saamine Vee kadu
v Energiabilanss- saadav ja kuluv energa peab organismis olema tasakaalus. Vastasel korral kehakaal ei säili püsivana. Energia saamine Energia kulutamine
v Treeningu füsioloogia
§ Füüsilise koormuse korral tekkivad organismis järgmised muutused, põhjendage:
hapniku hulk väheneb- ...................................................................................................
...............................................................................................................................................
toimub glükogeeni lagundamine- ...................................................................................
...............................................................................................................................................
süsihappegaasi hulk suureneb- .....................................................................................
...............................................................................................................................................
piimhappe hulk suureneb- .............................................................................................
...............................................................................................................................................
hingamine intensiivistub- ................................................................................................
...............................................................................................................................................
vereringe nahas intensiivistub- ......................................................................................
...............................................................................................................................................
suureneb higistamine-....................................................................................................
...............................................................................................................................................
14 § Treeningu mõju organismile
Treenides organism kohaneb aktiivsusega, tekivad mitmed muutused lihastes, südames ja kopsudes:
südamelihased suurenevad ja soses sellega suureneb ka löögimaht;
tugevnevad hingamislihased ja kopsumaht suureneb;
skeletilihased suurenevad (suureneb müofibrillide hulk ja sidekoe hulk);
suureneb oskus lihaste tööd koordineerida st. liigutused muutuvad täpsemaks jne.
suureneb lihaste võime omastada hapnikku ja toota ATP
Kordamisküsimused
1. Nimetage 4 koetüüpi organismis ja tooge näited või nimetage tähtsused.
2. Nimetage inimese elundkonnad ja nende osad, selgitage talitlust ja tähtsusi.
3. Mis on refleks ja millest koosneb refleksikaar? Tooge näide.
4. Selgitage mõisteid tingitud ja tingimatu refleks. Tooge kummagi kohta näide.
5. Kuidas toimub hingamistegevuse regulatsioon?
6. Selgitage inimese veebilanssi.
7. Selgitage inimese energiabilanssi.
8. Selgitage, kuidas reguleeritake organismis vere suhkrusisaldust.
9. Kuidas regeerib organism viibimisele kuumas keskkonnas?
10. Kuidas regeerib organism viibimisele külmas keskkonnas?
11. Millised lühiajalised muutused tekivad organismis füüsilise koormuse tagajärjel? Selgitage.
12. Iseloomustage treeningu pikaajalist mõju.
9. ORGANISMIDE KOOSEKSISTEERIMINE
Ø Ökoloogilised tegurid
Ökoloogilisteks teguriteks nimetatakse organismidele mõju avaldavaid keskkonnategureid. Keskkonnategurid on pärit eluta või elusast loodusest ja siit tulenevalt jaotatakse:
§ Abiootilised tegurid- tulenevad eluta loodusest:
15 Valgus: a) Nähtav valgus-....................................................................................................................................
b) infrapunakiirgus -..............................................................................................................................................
c) ultraviolettkiirgus-.............................................................................................................................................
Temperatuur-........................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
Tuli-......................................................................................................................................................................
Niiskus-................................................................................................................................................................
Hapnik-.................................................................................................................................................................
pH-.......................................................................................................................................................................
§ Biootilised tegurid- tulenevad organismidevahelistest suhetest.
Antropogeensed tegurid-tulenevad inimtegevusest. Too näiteid:.....................................................................................................................................................
q Nimetage keskkonnategurid, mis mõjutavad mändi ja karu. Selgitage kuidas mõjutavad.
Ø Organismidevahelised suhted
§ Sümbioos on erinevat liiki organismide vastastikku kasulik kooselu vorm. Neid organisme nimetatakse sümbiontideks.
§ Konkurents on sama või erinevat liiki organismide vastastikku piirav kooselu vorm.
§ Parasitism on erinevat liiki organismide kooselu vorm, mis on ühele kasulik, kuid teisele kahjulik. Kasu saavat organismi nimetatakse parasiidiks.
§ Kommensalism on erinevat liiki organismide kooselu vorm, mis on ühele kasulik ja teisele neutraalne ( kahjutu ), näiteks osad inimese soolestiku bakterid.
§ Kisklus on röövlooma ja saaklooma omavaheline suhe.
16 § Herbivooria ehk taimtoidulisus on taimtoidulise looma ehk herbivoori ja taime omavaheline toitumissuhe.
q Leidke organismidevaheliste suhete võimalustele vasakust tulbast sobiv näide ja paremale tooge ise näiteid.
Näide Organismide vaheline suhe Oma näide Põder ja mänd sümbioos Inimene ja solkmed kommensalism Kuusk ja kuuseriisikas kisklus Kaks kaske herbivooria Hai ja haihoidja konkurents Lõvi ja antiloop parasitism
Ø Populatsioon
Igal liigil on oma levila e areaal. Levila võib olla osadena. Erinevas piirkonnas elavad liigikaaslased ei pruugi kokku puutuda. Ühel territooriumil samal ajal elavad ühe liigi isendid moodustavad populatsiooni. Ühe populatsiooni isendid saavad omavahel vabalt ristuda.
Ühe tiigi karpkalad.
Ühe metsa kuused.
Kui isendite arvukus on püsiv, on tegemist stabiilse populatsiooniga. Kasvavas populatsioonis arvukus tõuseb, kuna sündimus ületab suremuse. Kahaneva populatsiooni puhul arvukus langeb, kuna suremus ületab sündimuse.
Populatsiooni perioodilisi muutusi ajas nimetatakse populatsioonilaineteks. Näiteks kiskja ja saaklooma arvukus on teineteisest sõltuvuses.
· Tee graafik järgmiste andmete põhjal:
Aasta Jänes Hunt Metskits 1995 550 325 400 2000 350 375 420 2005 250 450 415
17 Ø Ökosüsteem
Ökosüsteem on isereguleeriv süsteem, mis koosneb erinevate elusorganismide kooslustest ja ökotoobist. Elukoosluse peamised osad on seene-, taime- ja loomakooslus ning mikroorganismid . Ökotoop on ökosüsteemi eluta osa. Selleks võib olla veekeskond, õhkkeskkond ja muldkeskkond.
Ökosüsteemi kuuluvad organismid on omavahel toitumissuhetes. Toitumissuhete alusel reastatud organismid moodustavad toiduahela. Toiduahela esimeseks lüliks on rohelised taimed. Rohelisi taimi nim toiduahelas tootjateks ehk produtsentideks. Tarbijateks ehk konsumentideks nimetatakse toiduahela organisme, kes kasutavad toiduks elusaid organisme. Need on loomad.
Samad organismid võivad kuuluda üheaaegselt erinevatesse toiduahelatesse. Omavahel põimunud toiduahelaid nimetatakse toiduvõrgustikuks.
Bakterid ja seened on ökosüsteemis surnud organismide lagundajad.
Koostage toidahelaid ja toiduvõrgustikke.
................................................................................................................................................ ........................................................................................................
Toitumissuhete alusel liigitatakse organismid troofilistele tasemetele. Esimese troofilise taseme moodustavad tootjad ehk produtsendid . Neile järgnevad tarbijad ehk konsumendid . Kui kujutada ühe toiduahela kõigi troofiliste tasemete biomasse ristkülikutena ja paigutada nad ülestikku, saame ökoloogilise püramiidi. Ökoloogilise püramiidi reegel: iga järgneva troofilise taseme biomass on ligikaudu 10% eelneva taseme biomassist (st umbes 10 korda väiksem).
18 · Ül: Milline võib olla maksimaalne kulliliste biomass, kes on ära söönud 1 tonnist nisust toitunud närilised? Koostage ka toiduahel ja püramiid.
Ø Bioloogiline mitmekesisus
v Eristatakse 3 tasandit :
Geneetiline mitmekesisus- liigisisene geneetiline varieeruvus.
Liigiline mitmekesisus- bakterite, seente, taimede ja loomade liikide paljusus.
Ökosüsteemide mitmekesisus- erinevad metsad , niidud jne.
Keskkonnaprobleemid 1. Jäätmeprobleemid Probleemi põhjused:Rahvastiku arvu suurenemine; Tarbimise ja tootmise suurenemine; Kasutusel olevad materjalid (kilekotid, plastikpudelid), mille looduslik lagundamine nõuab aastasadu .
Tagajärjed: innade ümber kasvavad prügimäed; igal aastal kandub ookeanidesse 6,5 miljonit tonni prahti; pinnas, vesi ja õhk prügimägede poolt saastunud kahjulike ühenditega.
Mida saab ette võtta:Takistamaks saaste imbumist pinnasesse kaetakse prügimäe alla kavandatav ala eelnevalt vastava kilega ; prügilast eralduvat nõrgvett saab suunata kanalisatsiooni; eralduvaid gaase (metaani) võib koguda ja kasutada kütmiseks; prügilale on mõeldav ehitada puhastus- ja prügi töötlemise seadmed ; kasutada tuleks korduvkasutatavaid ja looduslikke pakkematerjale;ohtlikud jäätmed tuleks viia selleks ettenähtud kogumispunktidesse.
2. Veekriis ja veekogude reostumine Probleemi põhjused: Magevett on kogu maakera veevarudest vaid 1%; Suurimad veekulutajad on maailmas põllumajandus, tööstus ja kodune majapidamine ; Antisanitaarsed olud ning veereostus arengumaades;. Naftareostus ; Maa üleväetamine, keemiliste tõrjevahendite kasutamine; Eriti saasteohtlikud on mageveekogud; põhjavesi on paremini kaitstud.
Tagajärjed:Vee saastumine põhjustab nakkushaiguste levikut; Magevee puudus paljudes maakera piirkondades (Aafrika ja Aasia ); Naftareostus põhjustab loomade hukkumist;
Mida saab ette võtta: Veetarbimise vähendamine; Heitvete puhastamine ( mehaaniline , keemiline, bioloogiline); Õigeaegne väetamine põllumajanduses; Läbimõeldud niisutussüsteemid; Vältida olme- ja mürkkemikaalde sattumist looduslikesse veekogudesse ; Veehoidlate rajamine (veevarudeks kuivadel perioodidel); Vee transportimine piirkondadesse, kus vett ei ole või vesi on saastunud; Liustikuvee kasutamine joogiveena ; Merevee destilleerimine ; Vihmavee kogumine.
19 3. Hapestumine Põhjused: Kütuste põletamine; Tööstuste saaste; Transpordist pärinev saaste (vanade autode ja madala kvaliteediga kütuse kasutamine).
Tagajärjed: Õhuniiskusega ühinedes moodustavad väävli- (SO2; SO3) ja lämmastikühendid (NO; NO2) happeid , mis happesademetena langevad tagasi Maale; Happesademed kahjustavad: Metsi - eriti okaspuid ; Taimejuuri ­ tekib toitainete puudus; Mulda - soodustades anorgaaniliste ühendite lahustuvust ja mürgiste metallioonide vabanemist; Veekogude elustikku ; Kultuuriväärtusi jm. Ogaanilise ane lagundamine aeglustub.
Mida saab ette võtta: Vähendada atmosfääri saastamist väävli- ja lämmastikoksiididega; Rootsis on püütud lahendust leida veekogude lupjamisest. Eestis tasakaalustab happesust paene aluskivim .
4. Osoonikihi hõrenemine Ilma osoonikihita ei oleks elu Maal võimalik. Osoonikiht neelab Päikeselt tulevat lühilainelist UV-kiirgust ja infrapunakiirgust.
Põhjused: Atmosfääri paisatud saasteained , peamiselt kloororgaanilised (CFC) ühendid ehk freoonid ja lämmastikoksiidid; Vanemad külmutusseadmed; Aerosoolid ; ehitusmaterjalide tööstus; õhukonditsioneerid.
Tagajärjed:Muutused taimede keemilises koostises, nende kasvu pidurdamine ; Fotosünteesi aeglustumine; Kahjustab inimeste immuunsüsteemi võib põhjustada nahavähki ja silmahaiguseid; Mutatsioonide teke
Mida saab ette võtta: Vähendada freoonide tootmist ja kasutamist; Lämmastikväetiste õigeaegne kasutus; Riikidevahelised lepped nt. Montreali leping osoonikihi kaitseks 1987 aastal.
5. Kliima soojenemine Teadlased on välja arvutanud, et viimase sajandi jooksul on Maa keskmine temperatuur tõusnud 0,3-0,70 C. Kasvuhooneefektiks nimetatakse Maa soojenemist, mis on tingitud Maalt lähtuva soojuskiirguse tagasipeegeldumisest atmosfääris leiduvatelt gaasidelt ( kasvuhoonegaasid ).
Põhjused: Inimtegevuse tagajärjel (tööstused; energiatootmine; jäätmemajandus; metsaraie ; põllumajandus jm) satuvad atmosfääri nn. Kasvuhoonegaasid. Süsihappegaas kogub soojust, hoides temperatuuri Maal elukõlbulikuna; liigne süsihappegaas atmosfääris tõstab Maa temperatuuri; Metaan , mida vähesel määral tekib looduses, kuid eraldub ka riisipõldudelt, prügimägedelt ja biopuhastitest; Lennukite heitgaasidest pärinev dilämmastikoksiid; Kloororgaanilised ühendid ehk freoonid; Troposfääri osoon ; Veeaur.
Tagajärjed: Kõik taimed ja loomad ei suuda kohastuda kiire kliimamuutusega. Muutuvad paljude liikide levilad. Aeglaselt levivaid liike võib tabada häving. Põhjapoolsetel laiuskraadidel vähenevad tundra ja taigametsade pindalad , Ekvaatori ümbruses laienevad kõrbed; Maa temperatuuri tõus võib kaasa tuua suuri üleujutusi, torme ja teisi looduskatastroofe, samuti ettearvamatuid probleeme põllumajanduses. Liustike ja polaarmütside sulamise tagajärjel tõuseks maailmamere pind.
Mida saaks ette võtta: Tuleks vähendada õhu saastatust: Põlevkivielektrijaamades parandada tehnoloogiat; Kasutada taastuvaid energiallikaid; Aerosoolide kasutamise vähendamine; Vanad külmikud ja kliimaseadmed viia jäätmejaamadesse; Prügi sorteerimine ja nõuetekohaste prügilate rajamine.
Kuna Eestis valdav osa energiast toodetaske põlevkivi baasil, mille põletamisel eraldub õhku hulgaliselt süsinikdioksiidi, siis oleme üheks suuremaks atmosfääri saastajaks kasvuhoonegaasidega. Kui Rahvusvaheline Kliimakomisjon seab õhusaaste piiriks 1,7 t CO2 eraldamist atmosfääri ühe inimese kohta, siis Eestis oli see number veel hiljaaegu tervelt 14,7. 1997. aastal ühines Eesti Kyoto konverentsil alla kirjutatud protokolliga, mille kohaselt tuleb kasvuhoonegaaside emissiooni atmosfääri vähendada aastaks 2010 8% n.ö. lähtetasemest.
20 6. Looduslik mitmekesisus ja liikide hävimine Looduslik mitmekesisus ehk biodiversiteet tähendab, et looduses on palju erinevaid liike loomi ja taimi, samuti erinevaid niite , karjamaid, metsi jne.
Põhjused: Keskkonna muutmine, hävimine ja saastamine ; Metsaraie; Soode kuivendamine; Elupaikade häviminemine seoses imimpopulatsiooni kasvuga; Ohtlike liikide hävitamine; Reostus - pestitsiidid, raskmetallid ; Jahipidamine; Röövpüük ja kaubitsemine; Haruldaste liikide kollektsioneerimine; Võõrliikide sissetoomine; GMO-de järjest ulatuslikum kasvatamine Liigi spetsialiseerunud toiduvalik või leviala , aeglane sigimine vms.
Tagajärg: Praegu tuntakse Maal kokku umbes 1,6 miljardit liiki. Iga päev kaob neist igavikku 50 ­ 100. Järgmise paarikümne aasta jooksul võib kaotsi minna iga neljas praegu Maal elavatest liikidest. Üksikliigid on lülideks toiduvõrkudes ­ kui toiduahelaid mõjutades toob kaasa ettearvamatuid tagajärgi, Tulevase kasutamise võimalus ­ leida uusi ravimtaimi; Kultuurtaimede eellased ja lähedased liigid on ülioluline materjal sordiaretuses; Vahendeid kahjurite või umbrohtude tõrjeks; Otsene kasum ­ elusolenditest saab loomset, taimset toitu. Taimed, loomad ehituseks, maitseks, parkaineteks, värvi-ja vahaaineteks, määrdeõlideks, küttematerjaliks. Aga ka seente, bakterite, lülijalgsete tõrjevahenditeks. Oluline produkt, mida loodusest saadakse on kala, vetikad , parapähkel, marjad , küttepuud. Neid saavad intensiivselt majandatud riigid, nt USA. Saadakse ka ravimtaimi.
Mida saaks ette võtta: Hävimisohus liike on võetakse kaitse alla; Haruldaste liikide elupaikade säilitamine; Kaitsealade rajamine; Osaliselt ka loomaaiad; Võitlus röövkaubandusega; Loodusvarade säästlik tarbimine.
7. Erosioon ja kõrbestumine Erosioon on peamiselt tuule või vooluvee toimel pinnase sette ärakanne, mis viib mulla viljakuse vähenemisele ning maa erosiooni tundlikkuse suurenemisele ehk kõrbestumisele.
Põhjused: Paduvihmadest ja üleujutustest tekkivad vooluveed; Tuul; Suurt rolli mängib inimtegevus: Monokultuuride kasvatamine; Liigniisutamine (maa sooldumine ); Metsade hävimine; Liigkarjatamine;
Tagajärjed: Viljakate muldade hävimine; Harimiskõlbmatute maa-alade suurenemine; Veekogude kuivamine; Sooldumine, mis ohustab inimese tervist; Mida saaks ette võtta: Õiged maaharimisviisid (väiksemad põllud, terrass - ja ribapõllundus); Tõkete rajamine põldude äärde; Puude istutamine ;
8. Loodusvarade kasutamine Taastuvad loodusvarad Taastuvate loodusvarade hulka kuuluvad näiteks muld , mets, veevarud, turvas aga ka osa energiavarusid (päikese, tuule, jõgede ja biomassi energia). Mullastiku ja metsade uuenemiseks kulub aastakümneid. Turvast moodustub ühe aastaga umbes 1 mm.
Taastumatud loodusvarad Taastumatud loodusvarad on metallimaagid , kaevandatavad kütused (põlevkivi, maagaas, kivisüsi, nafta ), mineraalsed maavarad (fosforiit), maapõuesoojus ja tuumaenergia .
Loodusvarade liigse tarbimisega kaasnevad probleemid: Taastumatud loodusvarad saavad otsa; Moodustuvad jäätmed (nt põlevkivist elektrienergia tootmisel tekivad süsihapegaas ning tuhamäed); Loodusvarade kaevandamisega kahjustatakse looduslikku keskkonda;
Kuidas hoiduda loodusvarade ammendumisest: Mitmeid loodusvarasid saab kasutada korduvalt nt metallid; Tuleks parandada loodusvarade kaevandamise ja edasise töötlemise tehnoloogiaid ; Loodusvarasid tuleb tarbida säästlikult, et nad jõuaksid taastuda; Kasutama peaks rohkem taastuvaid loodusvarasid.
21 9. Rahvastiku kasv ja toidupuudus
Ülerahvastumine on kaasaegse maailma suurim probleem, sest just ülerahvastumisest saavad alguse kõik teised globaalsed probleemid, näiteks: toidupuudus, nakkushaigused (AIDS), keskonnaprobleemid (õhu-, vee- ja mullastiku saaste), vaesus jm.
Suremust on vähendanud: Teaduse areng (arstiteaduse areng) Toitumistingimuste paranemine Heaolu kasv (elutingimuste paranemine)
Põhjused: Maailmas elab hetkel ligi 7 miljonit inimest; 12 aastaga kasvas elanike arv 5 miljardilt 6-le; Maailmas on kolm piirkonda kus kasv on oluliselt kiirem kui lubatud. Need on: Aafrika, Lõuna-Ameerika ja Aasia; Arenenud riikide rahvaarvu vähenemine võrreldes arengumaadega, mistõttu võib maailma tabada taandareng ; Intensiivne majandamine parimatel maadel on hävitanud sealsed metsad, tekitanud erosiooni, mulla vaesustumise ning kõrbestumist.
Kuidas ülerahvastumise probleemi lahendada:
Probleemi aitab edukalt lahendada inimeste teavitamine rasestumisvastastest vahenditest; Naiste õiguste suurendamine ja hariduse võimaldamine naistele; Abieluea tõstmine ja laste arvu piiramine; Laste suremuse vähendamine; Heaks näiteks on Hiina. Hiinas on seadus mis lubab perekonnal sünnitada ühe lapse ja mitte rohkem.
Kuidas toidupuuduse probleemi lahendada: Tuleks muuta inimeste toitumisharjumusi; Täiustada maaharimisviise ja ­tehnoloogiat; Vältida mulla vaesumist, erosiooni;
Ø Keskkonna- ja looduskaitse
§ Keskkonnakaitse ülesandeks on vähendada inimese elutegevusest tulenevaid kahjustusi ning seeläbi parandada ja kaitsta elukeskkonda. Keskkonnakaitse tegeleb loodusvarade ratsionaalse kasutamise ning keskkonda säästvate tehnoloogiate juurutamisega. Olulisemad valdkonnad on välisõhukaitse, jäätmekäitlus, veekaitse ning metsandus ja kalandus .
§ Looduskaitse eesmärgiks on bioloogilise mitmekesisuse hoidmine ja säilitamine. Looduskaitse hõlmab endas looduskaitsealade edendamist ja ohustatud liikide ning erinevate maastikutüüpide kaitset.
§ Säästev areng: Looduskeskkonna ja loodusvarade säästliku kasutamise eesmärgiks on tagada inimesi rahuldav elukeskkond ja majanduse arenguks vajalikud ressursid looduskeskkonda oluliselt kahjustamata ning looduslikku mitmekesisust säilitades.
Kordamisküsimused
1. Selgitage mõisteid abiootilised, biootilised ja antropogeensed tegurid, tooge näiteid.
2. Selgitage mõisteid sümbioos, konkurents, kisklus, parasitism, herbivooria ning tooge näiteid.
22 3. Iseloomustage ökosüsteemi struktuuri. Koostage 2 toiduahelat.
4. Selgitage mõisteid populatsioon , populatsioonilained ning kasvav, kahanev ja stabiilne populatsioon.
5. Selgitage mõisteid tootjad, tarbijad ja lagundajad, tooge näiteid.
6. Selgitage, millega tegeleb keskkonnakaitse ja millega looduskaitse?
7. Selgitage, mida tähendab säästev areng.
8. Selgitage, mida tähendab bioloogiline mitmekesisus.
9. Nimetage olulisemad keskkonnaprobleemid ja selgitage.
10. EVOLUTSIOON
Ø Elu päritolu ja esialgne areng
Esimesed elusorganismid ilmusid Maale arvatavasti 3,7-4 miljardit aastat tagasi. Evolutsioonilised muutused on toimunud ka eluta looduses ning inimühiskonnas. Siit tulenevalt eristatakse 4 evolutsioonivormi :
Füüsikaline evolutsioon-elementaarosakestest tekkisid aatomid ja edasi molekulid.
Keemiline evolutsioon- anorgaanilistest ainetest moodustusid lihtsamad orgaanilised ühendid ja
nendest edasi keerulisemad orgaanilised ühendid.
Bioloogiline evolutsioon- elu areng Maal esimesest elusolesest inimeseni.
Sotsiaalne evolutsioon- inimühiskonna areng.
Ø Elu areng Maal
§ Vanimad elusolesed olid ainuraksed ilma tuumata organismid- prokarüoodid (~3 miljardit aaastat tagasi). Tänapäeval on sellised organismid bakterid.
§ Osadest prokarüootidest arenesid eukarüoodid ehk päristuumsed (~2 miljardit aaastat tagasi). Algsed eukarüoodid olid ainuraksed ja elasid vees.
§ Eukarüootne ehitustüüp tegi võimalikuks hulkraksete organismide tekke. Esimesed hulkraksed organismid olid vetikad (~ 1 miljard aastat tagasi).
23 § Vanimad hulkraksed loomad olid ilmselt pehmekehalised selgrootud olesed. Hulkraksus võimaldas paljude uute organismitüüpide arengut. Kujunesid välja peamised loomade ehitustüübid: ainuõõssed, ussid , keelikloomad (~540 miljonit aastat tagasi).
§ Suureks pöördeks evolutsioonis oli elu siirdumine veest maismaale. Esimesed maismaataimed olid samblad ja algelised sõnajalgtaimed (~410-440 miljonit aastat tagasi). Kivisöeajastul (~280-360 miljonit aastat tagasi) olid hiidsõnajalgtaimed. Sõnajalgtaimedest arenesid täiuslikuma ehituse ja paljunemisviisiga taimed: paljasseemnetaimed (~300-350 miljonit aastat tagasi) ja katteseemnetaimed ehk õistaimed (~100-130 miljonit aastat tagasi). Tänapäeval on kõige liigirikkamad ja mitmekesisemad õistaimed. Loomad said maismaale elama asuda pärast taimi. Nad toitusid taimedest ja hingasid taimede poolt toodetud hapnikku.
§ Esimesed maismaaloomad olid lülijalgsed (~400 miljonit aastat tagasi). Lülijalgsetele järgnesid kahepaiksed . Kahepaiksed arenesid kaladest ja nende vanimad esindajad meenutasid kalu. Mõnedest kahepaiksetest arenesid roomajad (~300 miljonit aastat tagasi). Roomajad ( tiibsisalikud , kalasisalikud, hiidsisalikud) olid pikka aega valitsevaks loomarühmaks. Enamik roomajaid suri välja (~65 miljonit aastat tagasi). Mõnedest roomajatest arenesid imetajad (~200 miljonit aastat tagasi) ja linnud (~150 miljonit aastat tagasi).
Ø Evolutsiooni teooriad
1. Georges Cuvier ( 1769 - 1832 )-......................................................................................................
.........................................................................................................................................................
2. Jean Baptiste Lamarck(1744-1829)-..........................................................................................
.........................................................................................................................................................
3. Charles Darwin (1809-1882)......................................................................................................
.........................................................................................................................................................
Ø Evolutsiooni tõendid
Elu arengut maal võimaldab selgitada:
§ Paleontoloogia - teadus möödunud aegadel elanud organismidest. Paleontoloogilised leiud näitavad, et maakoore erineva vanusega kihid sisaldavad erisuguste organismide kivistisi . Loomadest on säilinud toese osad, taimedest seemned ja tolmuterad. Erineva vanusega kivististe võrdlemisel ilmneb, et evolutsiooni käigus on tekkinud järjest keerukama ja täiuslikuma ehitusega organismid.
§ Võrdlev anatoomia- organismide ehituse võrdlemine. Erinevate liikide võrdlusest tuleneb, et neil on sarnaseid elundeid, näiteks jäsemed. Kõrgematel organismidel võib esineda alamatele iseloomulikke tunnuste algmeid. Neid nimetatakse rudimentideks. Inimesel on rudimentideks näiteks osaline
24 karvkate , ussiripik ja kõrvu liigutavad lihased.
§ Võrdlev embrüoloogia- isendi arengu algetappidel korduvad liigi ajaloolised arengujärgud (biogeneetiline reegel).
§ Molekulaarbioloogia- DNA võrdlemine.
Ø Evolutsiooni geneetilised alused
Väikseim evolutsioonivõimeline organismirühm on populatsioon. Geneetilise muutlikuse allikad populatsioonis: mutatsioonid , kombinatiivne muutlikkus, geenisiire - erinevate populatsioonide isendite ristumine (loomade ränne ja taimede seemnete levimine) ja geenitriiv- juhuslikud muutused populatsiooni geneetilises struktuuris, näiteks metsatulekahju korral.
Ø Looduslik valik
§ Organismid võivad anda rohkem järglasi, kui neid saab ellu jääda. Kõik paljunemisikka jõudnud isendid ei anna järglasi. Mitmesuguste piiravate asjaolude tõttu hukkub hulgaliselt isendeid. Seetõttu säilitavad liigid enam-vähem püsiva arvukuse. Organismide ellujäämise ja paljunemise sõltuvust mitmesugustest takistavatest asjaoludest nimetatakse olelusvõitluseks.
§ Suurema tõenäosusega jäävad ellu ja annavad järglasi need isendid, kes erinevad oma liigikaaslastest mõne kasuliku tunnuse poolest.
§ Looduslik valik seisneb organismide ebavõrdses ellujäämises ja paljunemises, mis tuleneb nende individuaalsetest iseärasustest ja elutingimuste piiravast toimest. Loodusliku valiku objektis on isendid. Isendite edukuse hindamine toimub nende tunnuste st fenotüüpide järgi. Isendite ebavõrdse paljunemise tagajärjel kujunevad ja jäävad püsima organismirühmale kasulikud tunnused.
Eristatakse 3 loodusliku valiku vormi:
1) Stabiliseeriv valik seisneb keskmiste tunnustega isendite eelispaljunemises. Stabiliseeriv valik toimib suhteliselt püsivates keskkonnatingimustes. See toimub pidevalt kõigis liikides. Sellega kõrvaldatakse keskmistest oluliselt erinevate tunnustega isendid.
2) Suunav valik seisneb keskmisest teatud suunas erinevate isendite eelispaljunemises. Suunav valik leiab aset elutingimuste kindlasuunalisel muutumisel või organismide asumisel uude keskkonda. Suunava valiku tagajärjel on kujunenud näiteks haigustekitavate bakterite
25 ravimresistentsed vormid.
3) Lõhestav valik seisneb kahe või enama keskmisest erinevate tunnustega isendirühma eelispaljunemises. Lõhestav valik toimub juhul, kui liigi levila jaotub elutingimustelt erinevateks piirkondadeks Lõhestav valik toimub vastupidiselt stabiliseerivale valikule.
q Leidke igale näitele sobiv valikuvorm.
Ravimresistentsete bakterite teke. Väiksemat kasvu kitse hukkumine lumerikkal talvel. Karva mittevahetavate jäneste teke lumevaesel alal. Tumedamat värvi liblikate teke tööstuspiirkonnas. Kahe uue putukaliigi teke lähteliigist. Enneaegse karupoja hukkumine.
Ø Kohastumine
§ Kohastumusteks nimetatakse liigi isendite ellujäämist ja paljunemist soodustavaid omadusi. Kohastumused avalduvad organismide sise- ja välisehituses, paljunemises, käitumises jt eluavaldustes.
§ Kohastumine on kohastumuste teke. Kohastumused kujunevad välja loodusliku valiku tagajärjel. Kohastumuste tekke eelduseks on individuaalsed pärilikud muutused. Nendest kujunevad populatsioonile või liigile omased kasulikud muutused.
§ Taimede kohastumused: 1) Kõrbetaimedel on kuivuse talumiseks kitsad , lihakad lehed või on lehed taandarenenud, sügav juurestik ja vett säilitav vars , näiteks kaktustel. 2) Mimikri st sarnasus teise liigiga . Näiteks kärbesõie õis on sarnane tolmendava putukaga.
§ Loomade kohastumused: 1) Kalad, vaalad ja hülged on kohastunud vees elama. Nende kehakuju soodustab vees liikumist. 2) Linnud on kohastunud lendamiseks. Nende eesjäsemed on muutunud tiibadeks ja luud on kerged. 3) Varjevärvus, näiteks tume selgmine ja hele kõhtmine pool kaladel ning valgejänese karvkatte värvuse muutus st talvel valge ja suvel pruunikashall. 4)Hoiatusvärvus, näiteks herilasel.
§ Kohastumused on organismile kasulikud vaid teatud tingimustes ja teatud aja vältel, näiteks valgejänese värvus. Kohastumused ei ole täiuslikud, näiteks järglaste eest hoolitsemisel tuleb end sageli ohvriks tuua.
26 Ø Liigiteke
§ Liik on sarnaste tunnustega isendite rühm, kellel on oma, teistest liikidest erinev geenifond ja levila. Liigi isendid ristuvad omavahel. Erinevatest liikidest isendid reeglina ei ristu.
§ Liigil on omadused, mis takistavad ristumist teise liigi isenditega. Seda nim ristumisbarjääriks ehk bioloogiliseks isolatsiooniks. Ristumist võib takistada erinev paljunemisperiood, näiteks must leeder õitseb varem kui punane leeder. Loomaliikide ristumist aitab vältida neile iseloomulik käitumine paaritumisperioodil, näiteks kutsehüüud, lõhnaained ja pulmatantsud.
§ Ristumist takistab ka ruumiline eraldatus ehk geograafiline isolatsioon . Näiteks erinevate liikide levilad võivad olla üksteisest kaugel, levilad võivad olla eraldatud veekogudega.
§ Liigiteke algab väikese organismirühma eraldumisega lähteliigist. Isolatsiooni sattunud organismirühma geenifond erineb enamasti lähteliigi omast st pole kõiki neid alleele ja alleelide vahekord pole sama. See on tingitud geenitriivist. Organismirühma geenifond peab võimaldama kohastumist uute elutingimustega. Edukamateks osutuvad isendid, kellel on geenid nendele tingimustele vastavate tunnuste kujundamiseks. Need annavad rohkem järglasi. Et uus liik püsima jääks, peab tõusma arvukus ja suurenema levila.
§ Liigitekke peamisteks teguriteks mutatsioonid, geenitriiv ja looduslik valik.
Ø Makroevolutsioon
§ Makroevolutsioon on liigist kõrgemate organismirühmade teke.
§ Eristatakse 3 tüüpi makroevolutsioonilisi muutusi:
Evolutsiooniline täiustumine ehk progress- uute, senisest keerukama ja täiuslikuma ehitusega organismitüüpide teket, näiteks lindude teke, imetajate teke, inimese teke. Uus täiuslikum organismitüüp võimaldas paremini kasutada keskkonda, asustada uusi elupaiku ja vähendada sõltuvust keskkonna mõjudest. Inimene on kõige ulatuslikuma levikuga ja keskkonnast sõltumatum liik maailmas.
Mitmekesistumine ehk divergents - kaasnes erinevate elupaikade asustamisega uute organismitüüpide mitmekesistumine ehk divergents, näiteks imetajate mitmekesisus, õistaimede mitmekesisus. Eriseuguste tingimustega kohastumisel lahknesid algtüübid uuteks liikideks. Divergentsi ulatus sõltub uue organismitüübi arenemisvõimelisusest. Kõrvuti divergentsiga toimus konvergents. Konvergents on erineva päritoluga organismide sarnastumine samasugustes elutingimustes, näiteks kalad ja vaalad on sarnase kehakujuga.
Väljasuremine- sõltub elutingimustest ja organismide endi omadustest. Evolutsiooni vältel on Maal toimunud suuri muutusi. Pidevalt muutunud keskkonnas ei saa olla igavesi liike. Ühe liigi geenifond
27 ei võimalda lõputult ümber kohastuda. Eeskätt ilmneb see kitsalt spetsialiseerunud liikidel, näiteks kohastumisel kindlale toiduobjektile, temperatuurile.
Leidke sobivad näited.
o progress- palju erinevaid putukaid
o divergents - imetajate teke
o konvergents- dinosauruste hävimine
o väljasuremine- trilobiitide hävimine
palju erinevaid õistaimi
lindude teke
õistaimede teke
kala ja vaala sarnasus
hiidsõnajalgtaimede hävimine
q Täitke lüngad.
Elu arengut Maal esimesest elusolesest kuni inimeseni nimetatakse ............................................................ Vanimad elusolesed olid ....................................... organismid. Esimesed hulkraksed organismid olid ...................................... Vanimad hulkraksed loomad olid ilmselt pehmekehalised selgrootud olesed. Suureks pöördeks evolutsioonis oli elu siirdumine veest ................................. Esimesed maismaataimed olid ............................. ja algelised ........................................ Sõnajalgtaimedest arenesid täiuslikuma ehituse ja paljunemisviisiga taimed ............................................... ja ............................................... Loomad said maismaale elama asuda pärast taimi. Esimesed maismaaloomad olid ......................................., nendele järgnesid ........................................... Mõnedest .........................................arenesid roomajad. Mõnedest roomajatest arenesid ............................................... ja ............................................ Uus täiuslikum organismitüüp võimaldas paremini kasutada keskkonda, asustada uusi elupaiku ja vähendada sõltuvust keskkonna mõjudest. .................................................. on kõige ulatuslikuma levikuga ja keskkonnast sõltumatum liik maailmas. Erinevate elupaikade asustamisega kaasnes .............................................., näiteks imetajate mitmekesisus, õistaimede mitmekesisus.
Evolutsiooni käigus on liigi isenditel tekkinud palju kasulikke omadusi, mida nim ....................................... Näiteks ..............................................................................................
Liigil on omadused, mis takistavad ristumist .......................................................Seda nimetatakse ........................................................... Ristumine pole võimalik ka siis kui organismid elavad teineteisest väga kaugel või erinevates veekogudes seda nim ...................................................................................................................................................
28 Kõikide liikide puhul toimub kogu aeg .....................................................................................
valik. Selle käigus kõrvaldatakse .................................................................................. isendid.
Kõrvuti liikide tekkimisega on toimunud ......................................... See sõltub ............................................ja organismide endi omadustest. Eeskätt ilmneb see kitsalt spetsialiseerunud liikidel, näiteks kohastumisel kindlale toiduobjektile, temperatuurile.
Ø Inimese evolutsioon
§Inimese lähimateks sugulasteks on inimahvid. Inimessel ja inimahvidel võisid olla ühised ahvilaadsed eellased. Arvatavasti 5-7 miljonit a tagasi läks nende areng lahku: inimahvideks ja inimlasteks
§ Inimahvide sarnasused inimesega: kehaehituses, füsioloogias, käitumises, haigustes, kromosoomides ja geenides.
§ Inimese erinevused inimahvist:
Mõtlemisvõime- inimesel on abstraktne ja konkreetne mõtlemine, inimahvidel ainult konkreetne.
Kõnevõime- inimesel on artikuleeritud kõne, inimahvidel zestid ja häälitsused.
Karvkate- inimesel on on karvkate taandarenenud ja esineb kohati, inimahvidel on rikkalik ühtlane karvkate.
Käe funktsioonid- inimahvidel täitis käsi peamiselt haaramise ja liikumise funktsioone, inimese käel on palju rohkem funktsioone.
Liikumisviis- Inimene liigub kahel jalal ja kehahoiak on püstine, inimahvid liiguvad peamiselt neljal jalal.
§ Arvatavasti elasid inimese eellased Aafrikas. Vanimate inimeselaadsete olendite luid on leitud 4-4,5 miljoni aasta vanustes kihtides. Neid nim australopiteekusteks ehk lõunaahvideks.
§ Ligikaudu 2,3-2,5 miljoni a eest elasid Aafrikas nn. osavad inimesed. Need oskasid valmistada lihtsamaid tööriistu.
§ Umbes 1,5 miljoni aasta eest elasid nn. püstised inimesed. Need oskasid kasutada tuld , elasid koobastes ja kandsid loomanahkadest rõivaid.
§ Arvatavasti 300 000 a eest tekkis Aafrikas pärisinimese ehk targa inimese liik (Homo sapiens ), kellest pärinevad kõik praegu elavad rassid ja rahvad . Tema levimine teistele mandritele algas umbes 100 000 aasta eest.)
§ Ahvilaadsete eellaste arengut pärisinimeseni määrasid samuti evolutsioonitegurid . Pärilik muutlikkus, geenitriiv, geenisiire ja looduslik valik muutsid aja jooksul inimlaste geenifondi ja geneetilist struktuuri. Nende tegurite koostoimel kujunesid inimlaste evolutsiooni peamised suunad: 1) püstine kehahoiak
29 kahejalgse liikumisega, 2) esijäsemete areng käteks kui tööorganiteks, 3) peaaju areng, millega kaasnesid mõtlemis- ja kõnevõime.
§ Tänapäeval annab pärilik muutlikkus jätkuvalt materjali evolutsiooniks, kuid looduslik valik on tugevasti alla surutud. Toit, riided, arstiabi jmt. võimaldab elama jääda ka nendel, kes hukkuksid looduslikes tingimustes.
Kordamisküsimused
1. Nimetage evolutsiooni vormid ja selgitage.
2. Mis võimaldab kirjelda elu arengut Maal? Selgitage
3. Mis on rudimendid? Tooge näiteid inimese rudimentidest.
4. Kirjeldage taimeriigi arengut ja loomariigi arengut.
5. Selgitage loodusliku valiku mõistet ja vorme, tooge näiteid.
6. Mis on kohastumused? Tooge näiteid taimede ja loomade kohastumustest.
7. Mis takistab erinevatest liikidest isendite ristumist? Tooge näiteid.
8. Mis on liik? Selgitage liigiteket.
9. Selgitage evolutsioonilist progressi, divergentsi, konvergentsi ja liikide väljasuremist, tooge näiteid.
10. Nimetage inimese sarnasused ja erinevused inimahvist.
11. Nimetage inimese eellased.
12. Nimetage inimlaste evolutsiooni peamised suunad.
Iseseisva töö juhend
1. Koosta õppematerjalis antud bioloogia teemadest ristõna. Selleks võib kasutada järgmist lehekülge: http://puzzlemaker.discoveryeducation.com/ Kasutada võib ka teisi ristõnade koostamise lehekülgi(märksõnadeks criss cross , puzzle ). NB! Esitada tuleb kaks varianti:1) puhas ruudustik ja vihjed; 2) vastustega ruudustik(võib ka pastakaga ära täita)
1. Vasta kirjalikult järgmistele küsimustele: 2. Kuidas kasutatakse toiduainete tööstuses seente poolt toodetud ensüüme? 3. Nimeta prokarüootide eeliseid biotehnoloogias. 4. Transgeensed taimed põllumajanduses ­ positiivsed ja negatiivsed küljed?
30 5. Millal klooniti Dolly , mis temast saanud on? 6. Nimeta päriliku eelsoodumusega haigusi, milline on nende profülaktika? 7. Kuidas viirusi kasutatakse geenitehnoloogias? 8. Millised tegurid mõjutavad südame tööd? 9. Millised hormoonid ja milline organ reguleerib veresuhkru sisaldust veres? 10. Maksa ülesanded organismis? 11. Kuidas tekib janutunne? 12. Nimeta neli peamist organismi soojuse kaotamise või saamise viisi? 13. Millised muutusi kutsub lihastes esile treenimine? 14. Mis on fotoperiodism ning kuidas see organisme mõjutab? 15. Selgita, miks organismid ei talleta kogu toidus sisalduvat energiat? 16. Selgita ja järjesta järgmised mõisted: ökosüsteem, biosfäär, bioom , kooslus , populatsioon. 17. Nimeta probleeme, mis tekivad seoses inimkonna kiire juurdekasvuga. Alusta kõige problemaatilisemast. 18. Nimeta Eesti kaitsealuseid taime- ja loomaliike ning nende kaitsekategooriad. 19. Kirjelda Eesti keskkonnaprobleeme. 20. Miks on mõnede teadlaste seas levinud arusaam, et elu saabus Maale kosmosest ? 21. Võrdle Lamarcki ja Darwini evolutsiooniteooriaid, millal ilmusid nende teooriad ning milliste pealkirjade all? 22. Millised taimed valitsesid maismaal 280 ­ 360 miljonit aastat tagasi, kirjelda neid taimi? Millised tähtsad protsessid said toimuda tänu nende taimede ilmumisele? 23. Millised tingimused piiravad organismide ellujäämist ja paljunemist; kuidas nimetas seda Darwin? 24. Kuidas tekib hübriid, too näiteid hübriididest? 25. Mis on "elav fossiil", too näiteid. 26. Võrdle neandertaallasi ja tarka inimest (millal elasid, kehaehitus, ajumaht , eluviis). Millistel põhjustel võisid neandertaallased välja surra?
31