КАМЕНСКИЙ А.А., СОКОЛОВА Н.А., ДУБЫНИН
В.А.
Окончание. См. No 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18/2001
Устный экзамен по биологии в 9-м классе
Билет № 29
1. Питание и здоровье человека.
Предупреждение желудочно-кишечных заболеваний
Вещества, поступающие в наш организм с
пищей, являются источниками энергии
(энергетическая функция), а также материалом для
построения клеток различных тканей
(пластическая функция). Их можно разделить на
неорганические (вода и минеральные соли) и
органические (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые
кислоты, витамины).
Вода – наиболее распространенное
вещество в нашем организме. Организм взрослого
человека состоит из воды приблизительно на 65%, а
человеческого эмбриона – на 90%. В сутки организм
человека теряет около 2,0–2,5 л воды и столько же
получает с питьем и пищей. Вода и растворенные в
ней минеральные соли всасываются во всех отделах
желудочно-кишечного тракта, но более всего –
через ворсинки тонкого кишечника. Обезвоживание
приводит к быстрой гибели организма – без воды
человек может жить 5–6 дней, тогда как без пищи он
может обходиться более месяца. Вода необходима
организму в качестве среды, в которой проходят
все химические реакции. Она является
транспортным средством и переносит в
растворенном виде различные вещества (плазма
крови, лимфа, межклеточная жидкость),
обеспечивает терморегуляцию. Вода удаляется из
организма через почки (около 1 л в сутки), кожу
(до 0,8 л в сутки), через легкие (около 0,5 л в
сутки), с калом.
Организму человека необходимы
разнообразные минеральные соли. В сутки мы
должны получать с пищей и питьем не менее 5 г
натрия, столько же хлора, 3–5 г калия, по 1 г
кальция и фосфора, около 0,5 г магния.
Перечисленные вещества называют макроэлементами,
поскольку их содержание в нашем организме
исчисляется десятками и сотнями граммов.
Функции макроэлементов весьма
многочисленны. Так, ионы натрия, калия и хлора
являются основными ионами межклеточной среды и
цитоплазмы, а фосфаты кальция и магния входят в
состав костей. Калий, натрий, кальций и хлор
необходимы для нормальной работы нервной и
мышечной систем, кальций является одним из
факторов свертывания крови, фосфор входит в
состав нуклеиновых кислот и т.д.
Кроме макроэлементов нам необходимы микроэлементы
– вещества, суточная потребность в которых
исчисляется миллиграммами, но в их отсутствии
нормальная жизнедеятельность невозможна. К
микроэлементам относят железо, медь, йод, цинк,
фтор и ряд других (всего около 30) элементов. Все
они входят в состав ферментов и транспортных
белков (например, гемоглобина) либо являются
структурными составляющими молекул небелковой
природы (йод – молекул тироксина, фтор – эмали
зубов).
Органические вещества делятся на
заменимые (те, которые наши клетки могут
синтезировать самостоятельно) и незаменимые (те,
которые организм может получить только с пищей).
Наличие в пище незаменимых органических
соединений является обязательным условием
нормального пластического обмена.
Белки являются полимерами,
состоящими из 20 типов мономеров – аминокислот.
После распада белков в желудочно-кишечном тракте
аминокислоты всасываются и попадают в кровяное
русло. Их главная функция – пластическая
(построение белков нашего организма). Реже
аминокислоты используются как источник энергии
(при распаде 1 г белков может выделиться до
17,6 кДж энергии).
Аминокислоты подразделяются на
заменимые и незаменимые. К заменимым относятся
глицин, серин и др. Однако 10 (у новорожденных 12)
аминокислот в наших клетках не синтезируются и
обязательно должны присутствовать в пище. Часть
из них встречается практически в любых белках,
другие – весьма редко. Наиболее часто в пищевых
белках недостаточно содержание лизина,
триптофана и метионина. Тем не менее некоторые
пищевые белки в достаточном количестве содержат
все необходимые человеку аминокислоты. Это белки
животного происхождения, представляющие
наибольшую пищевую ценность. Белки
растительного происхождения, прежде всего
злаков, содержат существенно меньше незаменимых
аминокислот. Белки бобовых (особенно сои) и
орехов занимают промежуточное положение между
животными белками и белками злаков. Минимальную
пищевую ценность представляют белки грибов.
Подсчитано, что за сутки в нашем теле
распадается около 400 г белков. При этом две
трети образовавшихся аминокислот не выводится
из организма, а используется вновь. Остальные
аминокислоты, окисляясь, образуют воду,
углекислый газ и аммиак. В клетках печени аммиак
превращается в мочевину, выводимую в составе
мочи. Для восполнения потери аминокислот в сутки
с пищей в организм должно поступать 80–100 г
белков, из них не менее половины – животного
происхождения.
Углеводы являются главным
источником энергии в организме. Глюкоза
необходима для нормальной работы мозга. Снижение
ее содержания в плазме крови в два раза, с 0,1% до
0,05%, приводит к быстрой потере сознания,
судорогам и гибели человека. В организм углеводы
попадают в виде полисахаридов (прежде всего
крахмала), дисахаридов (сахароза) или
моносахаридов. Всасываются они в виде
моносахаридов через ворсинки тонкого кишечника
и далее попадают в кровь.
При большом количестве углеводов в
пище их избыток превращается в печени и мышцах в
гликоген, откладываясь «про запас». Всего в
организме человека может откладываться до 400 г
гликогена. Расщепление 1 г глюкозы до
углекислого газа и воды сопровождается
выделением 17,6 кДж энергии. Исходя из средних
энергозатрат взрослому человеку необходимо
получать с пищей 400–500 г глюкозы в сутки.
Помимо энергетической углеводы выполняют также
пластическую функцию, входя, например, в состав
нуклеиновых кислот.
Жиры также являются для нас
источником энергии. Распад 1 г жиров приводит к
высвобождению 38,9 кДж энергии. Значительная
часть энергетических потребностей печени, мышц,
почек (но не мозга) покрывается за счет окисления
жиров. В организм человека жиры поступают как с
животной, так и с растительной пищей. Распадаясь
под действием ферментов на глицерин и жирные
кислоты, жиры уже в клетках кишечного эпителия
вновь восстанавливают свою структуру и затем
переносятся в лимфатические сосуды.
Незаменимым компонентом жиров
являются жирные кислоты, содержащие две и более
ненасыщенных С=С связей (линолевая кислота,
арахидоновая кислота и др.). Эти соединения
присутствуют в жирах растительного
происхождения и необходимы для построения
клеточных мембран, определяя их текучесть,
проницаемость, активность встроенных в мембраны
ферментов и др. Потребность в жирах составляет
в среднем 80–100 г в сутки (из них не менее трети
должны быть растительными). Избыток жира
откладывается в подкожной жировой клетчатке,
причем могут образовываться жировые депо,
достаточные для покрытия затрат энергии в
течение многих суток.
Недостаточное питание ведет к
недополучению человеком энергии. В результате
наш организм обращается к резервным запасам –
сначала гликогена, а потом жиров. При
продолжающемся голодании может начаться
разрушение мышц и многих внутренних органов.
Однако пища должна обеспечивать
человека не только энергией, но и материалами для
пластического обмена. Недостаток незаменимых
аминокислот ведет к так называемому белковому
голоданию, при котором снижается скорость роста
организма, нарушается развитие многих его
систем. Недостаток незаменимых жирных кислот
отражается прежде всего на состоянии тех
органов, в которых идут процессы активного
клеточного деления (кожа, слизистые,
кроветворные ткани и др.).
Качество потребляемой пищи и режим
питания в значительной мере определяют
состояние желудочно-кишечного тракта. Питание в
одни и те же часы вызывает обильное
условно-рефлекторное выделение пищеварительных
соков, что делает разложение питательных веществ
более эффективным. Напротив, отсутствие режима
питания может привести к повреждению стенок
желудка и кишечника собственными ферментами
(гастриты, язвы). Умеренность в пище также
приводит к наилучшему усвоению веществ.
Переедание снижает качество пищеварения и
приводит к попаданию в толстый кишечник
непереваренных органических соединений, что
вызывает бурное размножение микрофлоры.
Серьезные проблемы может вызвать
потребление несвежей пищи, в которой развились
болезнетворные микроорганизмы. Наиболее
опасными из них являются бактерии, вызывающие
дизентерию, брюшной тиф, холеру. Выделяемые ими
токсины могут привести к сильному отравлению
организма и поставить под угрозу жизнь человека.
К желудочно-кишечным примыкают
глистные заболевания, поскольку яйца плоских и
круглых червей попадают в наш организм также с
пищей. Меры профилактики всех этих заболеваний
просты: мытье рук, а также овощей и фруктов,
борьба с мухами; сырую воду нельзя пить ни в коем
случае, а мясо и рыба должны быть хорошо
прожарены или проварены.
2. Членистоногие – переносчики
возбудителей болезней человека и животных,
вредители культурных растений
Сухопутные членистоногие –
паукообразные и насекомые – освоили самые
разные места обитания и приспособились к питанию
как растительной, так и животной пищей. При этом
многие из них повреждают культурные растения, и в
этом качестве рассматриваются как
сельскохозяйственные вредители. Другие
членистоногие могут являться постоянными либо
временными паразитами человека и домашних
животных, также принося немалый вред, а в
некоторых случаях – распространяя инфекционные
заболевания.
В классе паукообразных основными
переносчиками заболеваний являются клещи.
Некоторые виды клещей являются кровососами
млекопитающих. В ходе кровососания возможна
передача хозяину возбудителей ряда инфекций,
наиболее опасной из которых является клещевой
энцефалит. Вирус, являющийся причиной
энцефалита, обитает в теле копытных, не вызывая у
них заболевания. Клещи (собачьи и таежные)
передают возбудителя от животного к животному,
следовательно, очаги энцефалита постоянно
существуют в природе. Если зараженный клещ
кусает человека, то человек заболевает, причем
размножение вируса сопровождается
воспалительными процессами в нервной системе,
подъемом температуры, слабостью, а в тяжелых
случаях – бредом и судорогами. Чтобы исключить
возможность заражения энцефалитом, необходимо
делать предохранительные прививки, а после
посещений леса – переодеваться и тщательно
осматривать одежду и поверхность тела.
Чесоточный клещ вызывает у человека
заболевание чесоткой. Самка клеща, имея очень
малую длину тела (0,3–0,4 мм), прокладывает ходы
внутри верхнего слоя кожи, тем самым вызывая
сильнейший зуд. Клещи выбирают тонкую кожу: на
боковой поверхности пальцев, внутренних
поверхностях сгибов рук и ног, животе и боковой
поверхности грудной клетки. Заражение чесоткой
происходит через рукопожатие, одежду, полотенца.
Значительный ущерб растениеводству
наносят мелкие виды клещей, высасывающие сок
культурных растений. Из них наиболее известен
паутинный клещ, повсеместно распространенный и
способный обитать более чем на 200 видах растений.
Эти желтовато-зеленые (весной) или
оранжево-красные (осенью) клещи живут
скоплениями на нижней поверхности листьев,
покрывая ее слоем паутины. Особенно сильно
вредят они парниковым растениям.
Среди насекомых основными
переносчиками болезней также являются
кровососущие виды – комары, блохи, вши и др.
Комары относятся к отряду двукрылых. Кровососами
являются только самки, которым белковая пища
позволяет резко увеличить количество
откладываемых яиц.
Комары передают комариные энцефалиты,
а также малярию. В последнем случае комар
является для возбудителя малярии не просто
переносчиком, а основным (окончательным)
хозяином, в теле которого малярийный плазмодий
при достаточно высокой температуре окружающей
среды способен интенсивно размножаться половым
путем. Заболевание переносят не все комары, а
только представители особого рода анофелесов
(малярийных комаров). От других сходных групп их
можно отличить по посадке на поверхности стены,
потолка и т.п. – малярийный комар располагает
тело под углом к поверхности, а не параллельно ей.
Его личинка, напротив, при дыхании располагается
под водой горизонтально, прикрепившись к
поверхностной пленке.
Другой кровососущей группой двукрылых
являются слепни, укусы которых очень болезненны.
Они способны переносить возбудителей туляремии
(бактериальная инфекция, которой в природных
очагах болеют грызуны и зайцеобразные), а также
возбудителей ряда заболеваний копытных (в том
числе сибирской язвы).
Блохи – это отряд исключительно
кровососущих насекомых с полным превращением.
Личинки блох червеобразные и питаются гниющими
животными остатками. Тело блох сильно сжато с
боков и приспособлено к передвижению в волосяном
покрове хозяина. В ходе приспособления к
паразитическому образу жизни блохи утратили
крылья, но приобрели способность к мощным
прыжкам. Блохи являются промежуточными
хозяевами некоторых глистов и могут переносить
возбудителей таких опасных заболеваний, как
сыпной тиф и чума. Чума – это чрезвычайно
заразное заболевание, вызывающее развитие
острых воспалительных процессов в лимфатических
узлах, легких и т.п. Его возбудителем является
бактерия чумная палочка. Источником чумной
палочки являются грызуны (суслики, полевки, а в
населенных пунктах мыши и крысы). Блохи при
кровососании переносят возбудителей от грызуна
к грызуну и от грызуна к человеку.
Вши – также отряд кровососущих
насекомых, лишившихся крыльев. Развитие вшей
идет с неполным превращением, весь цикл развития
протекает на хозяине. Вши имеют уплощенное тело,
их конечности и ротовой аппарат обеспечивают
надежное удержание животного на поверхности
тела человека и его одежде. Вши способны
переносить возбудителей сыпного и возвратного
тифа – заболеваний, характеризующихся очень
высокой температурой, сильными головными болями,
серьезными осложнениями и т.д. Заражение
происходит при раздавливании вши и затем
втирании возбудителей в трещины кожи (при
расчесывании зудящих мест).
Головная (А) и платяная (Б) вши
Однако чтобы переносить заболевания,
насекомому не обязательно быть кровососом; ему
достаточно просто посещать места скопления
болезнетворных бактерий, а затем – жилые
помещения. Примером таких насекомых могут
служить мухи. Поскольку личинки мух питаются
гниющими органическими веществами, взрослые
мухи проявляют повышенный интерес к
всевозможным отбросам и нечистотам. Садясь на
продукты питания, мухи могут оставить на них
возбудителей различных заболеваний, в том числе
дизентерии и брюшного тифа. Борьба с мухами
является необходимым условием предотвращения
желудочно-кишечных инфекций.
Огромный вред человеку наносят
насекомые, поедающие и повреждающие культурные
растения. Практически всегда растениеводство
сопровождается борьбой с повсеместно
распространенными мелкими вредителями – тлями,
гусеницами бабочек, ложногусеницами
пилильщиков, различными жуками и их личинками,
клопами, высасывающими сок растений, и др. При
этом, если у деревьев и кустарников повреждаются
в первую очередь завязи и плоды, а гибели всего
растения обычно удается избежать, то в случае
травянистых часто вопрос стоит о самом выживании
растения. Классическими примерами
насекомых-вредителей являются виды,
специализирующиеся на питании какой-либо
группой культурных растений (гусеница капустной
белянки – на капусте, колорадский жук и его
личинки – на пасленовых и т.д.).
Боярышница
1 – бабочка; 2 – кладка яичек; 3 -
куколка; 4 – пустая оболочка куколки; 5 –
лист, «скелетированный» молодыми гусеницами
Однако существуют и «неразборчивые»
виды насекомых, способные повреждать самые
разные растения. Так, появление больших
скоплений саранчи или резкое увеличение
численности непарного шелкопряда приобретает
характер стихийных бедствий, поскольку в этом
случае насекомые способны в короткий срок
уничтожить урожай (или лесные массивы) на
огромных территориях. Остановить подобное
нашествие нередко удается лишь с помощью
большого количества ядохимикатов либо применяя
«биологическое оружие» – возбудителей болезней
насекомых.
Характеризуя различные группы
вредоносных насекомых, следует упомянуть также о
вредителях запасов (различных мелких жуках,
чешуекрылых и т.п.) и непрошеных соседях
человека, приспособившихся к обитанию в жилых
постройках и питанию «с человеческого стола», –
тараканах, мелких муравьях, термитах (в
тропических и субтропических странах).
Однако, несмотря на приведенный
довольно большой список, следует помнить, что не
более 1% членистоногих прямо или косвенно
причиняют человеку вред. Жизнедеятельность
остальных мало пересекается со сферой наших
хозяйственных интересов, но является
необходимым компонентом в функционировании
природных наземных биогеоценозов.
Билет № 30
1. Место человека в системе
органического мира, его биосоциальная природа.
Роль человека в биосфере
Место человека в системе животного
мира можно представить следующим образом:
человек относится к типу Хордовые, подтипу
Позвоночные, классу Млекопитающие, отряду
Приматы, семейству Гоминиды, роду Человек, виду
Человек разумный.
На Земле существует один вид людей,
который делится на расы. Обычно различают либо
три большие расы, либо пять. В первом случае – это
экваториальная раса (негро-австралоидная),
евразийская (европеоидная), азиатско-
американская (монголоидная). Во втором случае
различают негроидную, австралоидную,
европеоидную, монголоидную и американскую расы.
Внутри каждой расы выделяют подрасы.
Например, внутри европеоидной расы выделяют
атланто-балтийскую, среднеевропейскую
и другие подрасы. Различия между расами чисто
морфологические. Расы человека начали
формироваться примерно 30–40 тыс. лет назад в
процессе заселения человеком Земли. Многие
морфологические расовые признаки имели
адаптивное значение, т.е. возникали как
приспособление к условиям существования. Расы –
это открытые генетические системы.
В состав одной нации могут входить
разные расы, с другой стороны, одни и те же расы
могут входить в состав разных наций.
Всем расам человека свойственны
общевидовые особенности (строение черепа, мозга,
стопы, одинаковые группы крови, резус-фактор,
одинаковые число и вид хромосом), все расы
равноценны в биологическом, психическом и
социальном отношении.
Происхождение и эволюцию человека
изучает антропология. Развитие человека
разумного происходило под влиянием тех же
факторов биологической эволюции, что и эволюция
других видов. Однако для антропогенеза
недостаточно только биологических
закономерностей. Происхождение человека
разумного в одинаковой мере зависело от
биологических и социальных процессов.
К социальным факторам антропогенеза
относятся трудовая деятельность, общественный
образ жизни, речь, мышление. Информация
передается с помощью второй сигнальной системы,
которой нет у животных. Вторая сигнальная
система, открытая великим русским физиологом
И.П. Павловым, связана с функцией речи, видимым
и слышимым словом. И.П. Павлов писал, что слово
– это сигнал сигналов первой сигнальной системы,
общей у человека и животных (первая сигнальная
система связана с восприятием непосредственных
сигналов внешнего мира). Именно слово сделало нас
людьми.
Биосоциальная природа человека
выражается в том, что генотип человека
обеспечивает возможность не только
биологического существования человека как
одного из видов царства животных, но и
возможность осуществления социальной программы.
Развитие человека невозможно вне человеческого
общества – социума. Ученым хорошо известен так
называемый феномен Маугли, когда маленькие дети
вырастали среди животных. Такие дети, как
правило, так и не смогли в дальнейшем научиться
человеческой речи, усвоить нормы человеческого
общения.
Таким образом, на развитие человека
влияют и биологические, и социальные факторы –
среда, в которой он воспитывается и живет.
Роль человека в биосфере чрезвычайно
велика. Существует межправительственная
программа «Человек и биосфера». Эта программа
включает 14 проектов, посвященных изучению
влияний человека на биосферу. Сюда относятся
влияния, которые возникают как следствия самых
разных видов деятельности человека:
землепользование, инженерно-технические работы,
использование разных видов энергии, освоение
космоса и т.д.
Воздействие человека на окружающую
среду называют антропогенным воздействием.
Загрязнение атмосферы под влиянием промышленных
выбросов влияет на лесные массивы; ирригационные
системы значительно изменяют состояние всей
окружающей среды; урбанизация (т.е. расширение
городских территорий, строительство новых
городов) поглощает сотни тысяч гектаров
сельскохозяйственных земель. По некоторым
данным, под сильным хозяйственным воздействием
человека сейчас находится уже примерно 50%
поверхности суши. Это приводит к тому, что
первичные биогеоценозы, с большим видовым
разнообразием, заменяются вторичными,
упрощенными: например, вместо хвойных массивов
вырастают малоценные породы мелколиственных
деревьев и кустарников. В результате
деятельности человека исчезают целые виды
животных и растений. Особенно велика угроза
уменьшения видового разнообразия, связанная с
уничтожением тропических лесов, которые к тому
же являются «легкими» нашей планеты.
Значительный вред приносит использование
человеком природных ресурсов без учета
закономерностей, которые существуют в биосфере.
Мощное давление человека на биосферу в наше
время сопоставимо с геологическими процессами.
Для того чтобы защитить биосферу от
отрицательного влияния антропогенных
воздействий, человек должен в своей деятельности
соблюдать основные принципы охраны природы. Один
из важнейших принципов состоит в необходимости
сохранения видового разнообразия и осознания
потенциальной полезности каждого вида.
Необходимо также учитывать принцип всеобщей
связи в живой природе: нарушение функций
какого-то одного звена в конечном счете скажется
на состоянии биосферы в целом. Большое значение
имеет создание биосферных заповедников – особо
охраняемых территорий для сохранения флоры,
фауны, разнообразия экосистем, изучения
закономерностей их существования, слежения за
изменениями в биосфере (мониторинг).
2. Выход растений на сушу. Высшие
споровые растения (мхи и папоротники), их
усложнение по сравнению с водорослями
Примерно 2600 млн лет назад, в
протерозойской эре, на нашей планете
господствовали зеленые и красные водоросли.
Водоросли – это низшие растения, тело которых не
расчленено на отделы и не имеет специальных
тканей (такое тело называют талломом). Водоросли
продолжали господствовать и в палеозое (примерно
570 млн лет назад), однако в силурийском периоде
палеозоя появляются древнейшие высшие растения
– риниофиты (или псилофиты). Эти растения уже
имели побеги, но у них еще не было листьев и
корней. Размножались они спорами и вели наземный
или полуводный образ жизни.
В девонском периоде палеозоя
появляются моховидные и папоротникообразные
(плауны, хвощи, папоротники), а господствуют на
Земле риниофиты и водоросли. Моховидные и
папоротникообразные – это высшие споровые
растения. У мхов появляются стебли и листья
(выросты стебля), однако корней еще нет; функцию
корней выполняют ризоиды – корнеобразные
отростки стебля. В цикле развития мхов
преобладает гаплоидное поколение (гаметофит) –
само растение мха. Диплоидное поколение
(спорофит) не способно к самостоятельному
существованию и питается за счет гаметофита. У
папоротникообразных появляются корни; в цикле их
развития преобладает спорофит (само растение), а
гаметофит представлен заростком – маленькой
сердцевидной пластинкой у папоротников или
клубеньком у плаунов и хвощей. В древности это
были огромные древовидные растения. Размножение
высших споровых невозможно без воды, т.к.
оплодотворение у них происходит подвижными
мужскими гаметами – сперматозоидами, которые
движутся к яйцеклеткам в капельках воды. Именно
поэтому вода для высших споровых –
ограничивающий фактор: если не будет капельной
воды, размножение этих растений станет
невозможным.
В карбоне (каменноугольном периоде)
появляются семенные папоротники, от которых в
дальнейшем, как полагают ученые, произошли
голосеменные растения. Господствуют на планете
гигантские древовидные папоротникообразные
(именно они и дали залежи каменного угля), а
риниофиты в этом периоде полностью вымирают.
Таким образом, главное отличие высших
споровых растений от водорослей состоит в
появлении вегетативных органов – стебля, листа,
корней (у папоротникообразных). У этих растений
появляются уже разные ткани. В цикле развития у
них чередуются половое и бесполое поколения; у
моховидных в жизненном цикле преобладает
гаметофит, а у папоротникообразных – спорофит.
Представители моховидных – это антоцеротовые
мхи (например, антоцерос – мох, у которого еще нет
деления на стебель и листья; его тело – это
розетковидное слоевище); печеночные мхи
(например, маршанция; гаметофит у них может быть
слоевищным, но бывают и листостебельные
растения); листостебельные мхи (к ним относятся
зеленые мхи, сфагновые мхи). Предполагают, что в
процессе эволюции моховидные произошли от
древних зеленых водорослей.
Представители папоротникообразных –
это плауны, хвощи и папоротники. Наиболее богаты
видами папоротники (около 10 тыс. видов, тогда
как хвощи насчитывают всего около 30 видов).
Предполагают, что папоротникообразные произошли
от древних риниофитов.
|