Не все виды рыб и других животных в аквариуме используют непосредственно органические вещества, произведенные продуцентами в результате фотосинтеза, поэтому для поддержания биологического равновесия в экосистеме необходимо систематически подкармливать рыб.

Вопрос 1. Особенности пластического обмена у растений. Фотосинтез. Строение хлоропластов и их роль в этом процессе

Фотосинтез представляет собой процесс преобразования световой энергии в энергию химических связей органических веществ и сопровождающийся выделением кислорода.

По всей видимости, фотосинтез впервые возник у прокариот, что привело к очень крупным изменениям в биосфере Земли. В настоящее время фотосинтез осуществляют эукариоты – высшие и низшие растения, а также прокариоты – цианобактери, зеленые и пурпурные бактерии.

У прокариот фотосинтез протекает на складках плазматической мембраны. У эукариотических организмов процессы фотосинтеза протекают в специализированных органеллах – хлоропластах, количество которых особенно велико в клетках ассимиляционной ткани, расположенной главным образом в листьях.

Хлоропласты двухмембранны. Внутренняя мембрана хлоропластов образует ламеллы – плоские длинные выросты, и тилакоиды – уплощенные мешочки, сложенные в стопки, называемые гранами. Ламеллы связывают между собой граны. В мембранах тилакоидов располагается пигмент хлорофилл, участвующий в световой фазе фотосинтеза, и ферменты. Пространство между тилакоидами и ламеллами заполнено стромой, в которой располагаются ДНК, рибосомы и ферменты синтеза углеводов. В хлоропластах идет процесс поглощения и преобразования световой энергии в энергию химических связей, т. е. идет процесс фотосинтеза. Фотосинтез состоит из двух фаз: световой и темновой. Световая реакция идет на мембранах, а темновая – в строме.

Первая состоит в получении водорода при фотолизе (при расщеплении воды под действием энергии, которую дает свет). Под действием кванта света хлорофилл теряет электрон, который передается по цепи переносчиков на обращенную к матриксу поверхность мембраны. При этом внутри тилакоидов идет фотолиз.

Ионы гидроксила отдают свои электроны (они идут на восстановление хлорофилла), а затем объединяются с образованием воды и кислорода. Протоны водорода накапливаются в тилакоидах. Создается разность потенциалов на мембране. По достижении критического уровня протоны начинают проталкиваться через каналы АТФ-синтетазы; энергия этого процесса используется для синтеза АТФ. Протоны водорода с наружной стороны мембраны соединяются с электронами и образуют атомы водорода, которые связываются с НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфатом). Кислород, образующийся при фотолизе диффундирует в атмосферу. Процессам темновой фазы свет не нужен, протекают они в матриксе хлоропласта и осуществляются за счет энергии АТФ и НАДФ*Н2. Акцептором CO2 служит пятиуглеродный сахар – рибулозодифосфат. Результатом присоединения CO2 является молекула фосфоглицериновой кислоты (содержит три атома углерода). Этот продукт вступает на разные пути метаболизма и образует различные конечные продукты. Это моносахариды, превращающиеся затем в крахмал и запасающиеся растением; глицерол и жирные кислоты; аминокислоты.

Итоговое уравнение фотосинтеза:

Фотосинтез – единственный процесс, в результате которого на нашей планете энергия солнечного луча преобразуется в химическую энергию углеводов. Благодаря фотосинтезу атмосфера обогащается свободным кислородом, который необходим для дыхания, и очищается от избыточных количеств CO. Таким образом, фотосинтез представляет собой не только первичный синтез органических веществ, но и процесс, вследствие которого на Земле создаются условия, необходимые для существования всех других организмов.

Вопрос 2. Эволюция человека. Доказательства происхождения человека от млекопитающихживотных

В начале кайнозоя, более 40 млн лет назад, появились первые приматы. От них обособилось несколько ветвей эволюции, приведших к современным человекообразным обезьянам, другим приматам и человеку. Современные человекообразные обезьяны происходят от общих с человеком предков – дриопитеков. Они обитали в тропических лесах. Некоторые их популяции и положили начало эволюции человека, его предшественникам – австралопитекам.

Австралопитеки (от лат. «аустралис» – южный и греч. «питек» – обезьяна) – вымершая группа гоминид (прямоходящих приматов). Их скелетные остатки найдены в Южной Африке. Они имели много черт, сближающих их с человеком (форму зубов, строение черепной коробки, форму таза). Если судить по отпечаткам ног, австралопитеки были первыми прямоходящими существами, однако у них еще не выработалась привычка держаться все время на ногах. Австралопитеки охотились, изготавливали орудия труда, жили в поросшей деревьями саванне или селились по берегам озер или рек. Более поздние из австралопитеков явились, видимо, непосредственными предками людей. Они получили название Homo habilis («человек умелый»). По своему внешнему виду и строению «человек умелый» не отличался от человекообразных обезьян, но уже умел изготавливать примитивные режущие и рубящие орудия из гальки. Следующим этапом эволюции было появление древнейших людей (вид «человек прямоходящий» – Homo erectus), к которым относятся питекантроп, синантроп и гейдельбергский человек. У Homo erectus был более развитый череп. Его объем колебался от 900 до 1200 см. С появлением рубила и топорика человек прямоходящий получил более совершенные орудия труда. Homo erectus первым стал пользоваться огнем. По всей вероятности, он прямой предок человека разумного – Homo sapiens. Вид Homo sapiens («человек разумный») образуют неандертальцы, кроманьонцы и современные люди; этот вид сформировался не позднее 100-40 тыс. лет тому назад.

В эволюции начинают играть роль социальные факторы: трудовая деятельность в группах, которыми они жили; совместная борьба за жизнь и развитие интеллекта. Появляются древние люди. К ним относятся неандертальцы. Неандертальцы жили в ледниковую эпоху, 200-35 тыс. лет назад, в пещерах. Орудия труда неандертальцев имеют некоторую специализацию: ножи, скребла, ударные орудия. Несмотря на покатый лоб и недостаточно выпрямленную фигуру, две черты резко подчеркивали их принадлежность к людям: объем их мозга достиг 1400 см, а форма нижней челюсти свидетельствовала о членораздельной речи. Неандертальцы жили группами по 50-100 человек. Возникновение людей современного физического типа произошло относительно недавно, около 50 тыс. лет назад. В гроте Кроманьон (Франция) было обнаружено сразу несколько скелетов ископаемых людей современного типа, которых и назвали кроманьонцами. Они обладали всем комплексом физических особенностей, который характерен для ныне живущих людей: увеличившийся объем мозга (1600 см); хорошо развитая членораздельная речь, на что указывал развитый подбородочный выступ; строительство жилищ; первые зачатки искусства.