INTEGROVANÝ VĚDNÍ ZÁKLAD II BIOLOGIE Přednáška č.1 PODMÍNKY , VZNIK A VÝVOJ ŽIVOTA SOUSTAVA BIOLOGICKÝCH VĚD Ing. Helena Jedličková Obsah přednášky č.1: I. Úvod: biologická část IVZ 2 povinné a volitelné předměty: podmínky- cíle studia, literatura) II. Vznik a vývoj života -- přehled teorií ! Teorie evoluční ! III. Podmínky života (shrnutí z 1. semestru: IVZ I + Praktikum z pěstitelství a aplikované ekologie -- zopakovat, velmi důležité !!!!) IV. Přehled biologických věd (dostudovat z literatury přehled + předmět zkoumání. Lze také najít v př. ŽNP I !) Úvod - BIOLOGICKÁ ČÁST IVZ II: Povinné a volitelné předměty -- podmínky studia: IVZ -- přednášky = 4 semestry: 1., 2., 3. semestr zakončen testem, 4.sem. - ZK Na přednášky IVZ v jednotlivých semestrech navazují: volitelné přednášky, povinná a volitelná cvičení Informace, obsah, podmínky studia a literatura viz.e-learning předmětů v IS PdF MU Povinné předměty navazující na přednášky IVZ: 1. ročník: 1.semestr - Terénní cvičení z pěstitelství a aplikované ekologie - zápočet orientace na neživou přírodu: mineralogii, geologii, pedologii, klimatologii a užitou ekologii pro uč. 1. st : základní vztahy mezi neživou a živou přírodou, využití. Demonstrováno na uživatelském třídění organismů a pěstování pokojových rostlin v ZŠ 2. semestr pouze volitelné přednášky a cvičení 2. ročník: 3. semestr - Základy biologického učiva -- kolokvium (teorie z IVZ 1 + 2 +3 +cvičení) orientace na ZÁKLADNÍ PRINCIPY ŽIVOTA -- demonstrováno převážně na žiivočné říší 4. semestr - Praktikum z biologie, geologie a pěstitelství -- kolokvium ( IVZ 1+2+3+4 + cv.) porozumění , procvičování a ověřování : praktické využití znalostí ZÁKLADNÍCH PRINCIPŮ ŽIVOTA orientace na rostliny a souvislosti v ekosystémech 3. ročník: 5. semestr - Aplikovaná biologie - zápočet orientace na praktické využití poznatků z biologie pro základní vzdělávání (RVP ZV) VOLITELNÉ PŘEDMĚTY = ŽIVÁ a NEŽIVÁ PŘÍRODA (1.-10. semestr) mají studentům umožnit: IVZ II - BIOLOGIE : cíle studia ŽIVOT -- přehled o teoriích vzniku života (umět vysvětlit vlastní názor) - evoluční teorie Oparin, Darvwn, Haeckel, neodarwinismus ŽIVOT -- podmínky vzniku a vývoje -podmínky abiotické a biotické - vývoj života - časový přehled, charakteristické etapy vývoje rostlin, živočichů, člověka - současné třídění biologických věd, znát předmět zkoumání ŽIVOT -- projevy žívých organismů a jejich vývoj - absolvent by měl znát gnozeologický základ tak, aby obsah nejen chápal, ale i - na modelových příkladech pro 1. st. jej uměl vysvětlit žákům !!! Literatura: Klíčová slova / viz. tématické okruhy : u každé přednášky/ lze vyhledat v následujících publikacích: (pozn. doporučený studijní materiál je podtržen, ostatní publikace jsou alternativní) * 1. Stockley,Corinne. a kol: Ilustrovaná encyklopedie fyzika, chemie, biologie, Fragment, Český Těšín , 3. vydání 2003 * 2. Stockley,Corinne. : Ilustrovaná encyklopedie biologie, Fragment, Havlíčkův Brod 2000 * 3. Jelínek,J., Zicháček,V. : Biologie pro gymnázia, Olomouc, Olomouc 1999 jakékoliv středoškolské event. vysokoškolské učebnice biologie k vyhledání klíčových slov Další vhodná literatura : * 4, Učebnice přírodopisu a biologie pro II. st. ZŠ a SŠ Kvasničková,D.aj.: Přírodopis 5(6) roč., Fortuna, Praha 1993 Kvasničková,D.aj.: Poznáváme život-přírodopis 6(7) roč., 1, Fortuna, Praha 1994 Kvasničková,D.aj.: Poznáváme život-přírodopis 6(7) roč., 2, Fortuna, Praha 1995 Dobroruka,L.J. aj.: Přírodopis , Scientia, Praha , 1998 aj. 5, Hamčová, H., Vlková,I. : Biologie v kostce I, II, Fragment, Praha 1997 nebo podrobné náročné vysokoškolské učebnice: Rosypal,S. : Přehled biologie, Scientia, Praha 1994 Romanovský,A. a kol. : Obecná biologie, SPN, Praha 1984 Doplňující literatura : * Beckett.B., Gallagherová,R.M.: Přehled učiva biologie, Svojtka , Oxford-Praha, l998 Čížková,J., Bradáčová,L. : Přehled živé přírody, Alter, Praha 1993 * a jiné VZNIK A VÝVOJ ŽIVOTA - teorie Představy člověka o tom, co je život (odkud se vzal, jak vznikla příroda a rozmanité tvary organismů, proč jsou takové a jak se mění), jsou poznamenány úrovní společenského vědomí určité doby. * TEORIE: * 1, SAMOPLOZENÍ -- naivní abiogeneze (od starověku -- 19. stol., vyvrátil L. Pasteur) - V přírodě vše podléhá principu účelnosti (Aristoteles) - Živé organismy vznikají nejen množením organismů předchozí generace, ale také z anorganických látek. (př. komáři se líhnou z tlejícího bahna) * 2, IDEALISTICKÉ -- NÁBOŽENSKÉ - Příčinou života je myšlenka -- idea, na jejímž základě se tvoří hmota -- materie * 3, PARSPERMICKÁ - Kosmozoa -- zárodky života v kosmickém prostoru -- v přijatelných podmínkách se "zabydlují a zdokonalují" * 4, MATERIALISTICKÉ - teorie EVOLUČNÍ: - vyvíjí se hmota - její organizací vzniká myšlenka: * a, Oparinova teorie vzniku života -- vědecká abiogeneze: * Období astrální (vznik sluneční soustavy a Země) * Období geologické * Období vzniku koacervátů a později eobiontů * b, CH. Darwin: Teorie o vzniku druhů přírodním výběrem = darwinismus * základ současné teorie evoluce * c, Ernst Haeckel -- Biogenetický zákon: * Ontogeneze je zkráceným opakováním fylogeneze * d, Neodarwinismus: obohacený o poznatky genetiky * - Konvergence-různé organismy žijí ve stejném prostředí-adaptace * (př. hmyz i ptáci žijí ve vzduchu a loví) * - Divergence-rozšíření druhu do různých areálů-adaptace(př. sýkorky) * - Hypotéza z aspektů molekulární biologie: Teorie vzniku RNA a DNA !!!!! ŽIVOT - základní pojmy obecné: ŽIVOT je zvláštní forma neživé hmoty: 1, život = život jedince (vznik-smrt) Každý ORGANISMUS je vždy prostorově ohraničená soustava o níž říkáme že ŽIJE, má-li všechny charakteristické projevy života: chemické složení, buněčnou stavbu, metabolismus, růst a vývin, rozmnožování - dědičnost i proměnlivost, dráždivost, autoregulaci, pohyb, vývoj 2, život = přírodní děj V živé přírodě probíhá přírodní děj = ŽIVOT, který je složitý, ale jeho podstatou jsou fyzikální a chemické pochody !!! ŽIVOT jako přírodní děj po smrti organismu nezaniká, pokračuje dále životem potomků. Živé soustavy se od neživých předmětů liší složitostí organizace. NEŽIVÁ A ŽIVÁ PŘÍRODA -- rozdíly * 1, Živé soustavy jsou tvořeny stejnou hmotou jako je hmota neživých předmětů. (Jsou složeny z chemických prvků a sloučenin! Viz. př. 2) Hmota živých soustav je však organizována velmi složitě, je tvořena BIOGENNÍMI PRVKY (makrobiogenní, mikrobiogenní - stopové) , které tvoří : organické sloučeniny, organely, orgány, orgánové soustavy, organismy....populace...společenstva....biocenózu * 2, V živých organismech platí všechny zákony fyziky a chemie stejně jako v neživé přírodě. !! Rozdíl spočívá v tom, jak je hmota organizována v prostoru a v čase. 3, !! V živé přírodě (v organismu, buňce...) probíhají chemické přeměny, které jsou nutné pro zachování její existence. Přeměna látek a energií. Tyto procesy směřují k uchování soustavy a k její reprodukci, tj. k uchování existence jedince a druhu na úrovni: - buňky - organismu - ekosystému Kdyby tomu tak nebylo, soustava by se rozpadla, přestala by být živou !! ŽIVOT - základní pojmy ekologické !!!!! PŘÍRODA = BIOSFÉRA ZEMĚ = množina všech ekosystémů na Zemi = globální ekosystém Země * BIOTA = soubor živých soustav v biosféře * Biotop (stanoviště) -- soubor všech faktorů, vytvářející prostředí organismu ( nebo populace, společenstva) * Biocenóza (společenstvo) = živá část ekosystému (fytocenóza, zoocenóza...) EKOSYSTÉM (vodní, suchozemský) = základní stavební a funkční jednotka v přírodě. Základní vlastnosti: Ekosystém přirozený = přírodní: - schopnost sebeobnovování = autoreprodukce - vlastní řízení = autoregulace - Vývoj Ekosystém umělý = složení je udržováno člověkem, je nestabilní. Nutno dodávat látky a energie = dodatková energie: pesticidy, hnojení, obdělávání.... PODMÍNKY ŽIVOTA viz, 1. semestr !!! PODMÍNKY ŽIVOTA -- faktory: - Neživotné (neživá příroda)= ABIOTICKÉ světlo teplo, voda, vzduch, živiny - nejčastěji z půdy - Životné (živá příroda) = BIOTICKÉ organismy a vztahy mezi nimi Společně vytvářejí MAKROKLIMA a MIKROKLIMA (např. mikroklima posluchárny) Ekologická valence (přizpůsobivost) - hranice snášenlivosti (tolerance) k působení faktorů v prostředí (minimum, maximum, optimum) Liebigův zákon minima: Základní podmínky platí současně, limitující je minimální faktor ... bioindikátor !! Prostředí je jednotou abiotických a biotických faktorů, které umožňují organismům život a které přímo či nepřímo na živé soustavy působí !!! BIOTICKÉ FAKTORY ŽIVOTA představují živé organismy a vztahy mezi nimi v přírodě * BIOLOGICKÝ DRUH = soubor organismů podobných vlastností, schopných se navzájem rozmnožovat a mít PLODNÉ potomstvo př.rody KŮŃ x OSEL (mají podobné vlastnost, mohou se pářit, ale potomstvo je neplodné) POPULACE = soubor jedinců TÉHOŽ DRUHU, který žije v určitém prostoru a čase. V rámci populace existují vnitrodruhové vztahy: Konkurence: potravní, teritoriální, hierarchie, sociální (př. vztah matka-mládě) BIOCENÓZA-SPOLEČENSTVO = soubor populací různých druhů na biotopu. Potravní řetězce (znát příklady!!!): - pastevně kořistnický, - detritový, - parazitický MEZIDRUHOVÉ VZTAHY = INTERAKCE ( znát příklady!!!) 1,Vztahy neutrální -populace se vzájemně neovlivňují, mají vzájemně rozdílné niky 2,Vztahy pozitivní = prospěšné soužití, které může mít určitou sílu vazby: a, protokooperace = nezávislé sdružování (sojka v lese varuje ostatní) b, komenzialismus = soužití dvou organismů, kdy jeden druh je závislí na druhém, ale nepoškozuje jej c. symbióza-mutualismus=trvalé vzájemné soužití (př. lišejník) 3, vztahy negativní a, konkurence mezidruhová: = kompetence- soupeření o životní potřeby u jedinců se stejnými nikami -- vyhrává silnější ---selekce = výběr, migrace - stěhování b, predace = potravní závislost mezi dravcem (predátorem) a kořistí adaptace ochranné: mimikry- napodobování -- tvar, barva, zvuk aj. ostny, trny, běhavé nohy... vysoká plodnost adaptace na lov: mrštnost(stavba těla) drápy, tvar zobáků, trháky aj. c, parasitismus = vztah mezi hostitelem a parazitem. U složitého vývoje- mezihostitelé Př. člověk-prase-tasemnice, jmelí-strom= poloparazit d, antibioza = jeden druh=inhibitor poškozuje svými metabolity jiný druh. Př. Trnovník akát,antibiotika(metabolity plísní proti bakteriím FAKTORY ABIOTICKÉ -- viz. 1. sem.: KLIMATICKÉ (klimatologie, meteorologie) - energetické = teplo, světlo - atmosférické = chemické a fyzikální = voda srážky, vlhkost a proudění vzduchu, živiny TOPOGRAFICKÉ (geografie) - místo k žití = vegetační zóny PEDOLOGICKÉ (pedologie) - živiny, místo k žití = půda Soubor podmínek, vytvářejících prostředí se nazývá BIOTOP = STANOVIŠTĚ Biotop tvoří NIKY = místa, kde žijí a živí se individua ABIOTICKÉ FAKTORY PEDOFICKÉ * Půda: soubor abiotických i biotických podmínek!! Nutno znát !! * - definice : Povrchová vrstva zemské kůry, která vzniká zvětráváním hornin a nerostů (mateční horniny- anorganická složka) a současně působením organismů - půdního edafonu =(tlením vzniká humus = organická složka). - vlastnosti půd : 1, struktura = podle hrudek=půdních agregátů: půdy - strukturní -- struktura hrudkovitá (hrudky 2-20 mm): - nestrukturní: hroudovitá, prašná, -význam pro vzlínání a vsakování vody kapilarita 2. pórovitost - velikost a množství pórů ovlivňuje přítomnost půdní vody a vzduchu ( písčitá---jílovitá) 3,sorbční schopnost 4,vlhkost půd = vsakování+ vzlínání 5,Chemické složení -- pH 1-10, obsah živin(makrogenních, mikrogenních a životu toxických prvků) 6, zpracovatelnost : půdy lehce spracovatelné = lehké, středně těžko spracovatelné a těžké 7, úrodnostpřirozená, umělá Třídění půd - podle obsahu a struktury = půdní druhy !!!!!: písčitá, hlinitopísčitá, písčitohlinitá, hlinitá, jílovitohlinitá, jílovitá, jíl -podle půdních horizontů - GENETICKÉ PŮDNÍ TYPY: = podle podmínek vzniku a vývoje půdy v určitém místě : půdní horizonty: MATEČNÍ HORNINA, PODORNIČNÍ VRSTVA, ORNICE- charakteristika, nákres * ČERNOZEM --vznik: nížiny, hluboká ornice, mnoho humusu,úrodná, zelinářská a kukuřičná oblast * HNĚDOZEM- roviny -- řepařská výrobní oblast * HNĚDÁ PŮDA --pahorkatiny-bramborářská * PODZOLY-hory-lesy, pastviny * GLEJOVÁ P.-vysoká spodní voda * NIVNÍ P. podél řek * RENDZINY-VÁPENATKY na vápenci -uživatelské třídění půd : podle zpracovatelnosti * Lehké, středně těžké, těžké půdy EVOLUCE ČLOVĚKA -- ZÁKLADNÍ VÝVOJOVÉ STUPNĚ: TŘÍDĚNÍ ORGANISMŮ: (viz. cvičení PAEK - přehled!) * EKOLOGICKÉ --př. producent, konzument, destruent * BIOLOGICKÉ -- základní taxonometrická jednotka je biologický druh * UŽIVATELSKÉ - různé, dle podmínek života, užití, specializace (viz. cvičení PAEK) TŘÍDĚNÍ BIOLOGICKÝCH VĚD a jejich předmět zkoumání -- dostudovat! KLÍČOVÁ SLOVA: * Tématický okruh: BIOLOGIE -- věda o životě * KLÍČOVÁ SLOVA: * Teorie vzniku a vývoje života, (přehled vysvětlení na příkladech) teorie evoluční a teorie podpůrné * Biologické vědy - třídění, předmět zkoumání (samostudium) * Podmínky života abiotické (navazuje na IVZ I --1. sem.) klimatické, topografické -- horizontální a vertikální vrstvy krajiny pedologické -- definice, charakteristika a třídění půd * Podmínky biotické -- biologický druh, populace, biocenóza, vztahy a jejich třídění, potravní řetězce, adaptace. * Utváření ekosystémů, základní pojmy ekologické Vývojové etapy přírody - vývoj rostlin, živočichů, člověka -- přehled v souvislosti s tříděním organismů KONEC * DĚKUJI ZA POZORNOST, * PŘEJI PŘÍJEMNÝ DEN Helena Jedličková