Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


Biológiai Feladatok és megoldása

2008.01.15

Biológiai Feladatok és megoldása

 

1. Mi az evolúció, és milyen szinteken értelmezhetjük?

 

Az evolúció lényegében fejlődési folyamatot jelent, amely többféle szinten értelmezhető. Biológiai értelemben beszélhetünk a molekulák, a szervek, a fajok, az ökoszisztémák evolúciójáról, de az evolúció szó használható a társadalommal, a gondolatokkal vagy akár a tárgyakkal kapcsolatban is. A fajok csak az emberi élet léptékében tűnnek állandónak, valójában a fajok folytonosan átalakulnak, fejlődésük szétágazik, vagy megreked.

 

2. Melyek az evolúció közvetlen bizonyítékai?

 

Az evolúció közvetlen bizonyítékainak sorába igen változatos formájuk leletek tartoznak: jégbe vagy borostyánba zárt állatok, a viszonylag keményebb részeinek vagy nyomainak lenyomatai például kagylóhájak, csontok, fatörzsek., az élőlények lágyabb részeinek vagy nyomainak lenyomatai például levél ős gyíkmadár, lábnyom, valamint a speciális, élőlény eredetű lerakodások például kőszén, kőolaj, mészkő. A közvetlen bizonyítékok keletkezése általában valamilyen véletlenek köszönhető, például az állatot lavina borította el, gyantában vagy mocsárba esett, lávaölés vagy hamu fedte be, s a teste fennmaradt, nem bomlott el. Az így konzerválódott élőlények megtalálásához is nagy szerencse kell, leggyakrabban kőfejtőben, vízmosások partján lelnek rájuk az értő szemek.

 

3. Mi az evolúció közvetett bizonyítékai?

 

Az evolúció közvetett bizonyítékainak felfedezése részben nagyon kézenfekvő, részben nagyon bonyolult. Nyilvánvalóan nem lehet véletlen, hogy minden élőlény örökítő anyaga DNS, hogy az élőlények sejtes felépítésűek, hogy minden eukaróta sejtben ugyanolyan sejtalkotó vannak. Mindez az egész élővilág közös származását mutatja. Ugyanakkor a csökevényes szervek és a múltnak azok a maradványai, amelyek mára már értelmetlenek vagy túlbonyolítottak, szinte az evolúció közvetett bizonyítékai, hiszen azt mutatja, hogy a világ nem a mai formájában teremtődött!

 

4. Hogyan lehetséges az, hogy egy élőlény kis darabjából messzemenő következtetéseket lehet levonni az élőlény testfelépítésére, életmódjára vonatkozóan?

 

Az élőlények szervei, szervrendszerei azonban amint az láttuk szorosan illeszkednek egymáshoz! Például, ha a fejlődés során egy állatcsoport egyedeinek bőre erősen elszarusodott, akkor ezzel párhuzamosan lélegeznek és keringésének is meg kellet változnia. Ha tehát egy lenyomaton egy kis szarus bőrdarabot találnak, abból joggal következtetnek arra, hogy az élőlény a szárazföldön élt, légzőszervvel lélegzett, és keringése viszonylag fejlett volt. Vagy hogyan lehet egy koponyadarabnyi leletből valamelyik emberelőd életmódjára, testalkatára, értelmi fejlettségére következtetni? Tudjuk, hogy ha az ember felegyenesedetten jár, a lábcsontjai erőteljesebbre fejlődnek, medencéje laposabb, karja vékonyabb lesz, gerincoszlopa többszörösen görbül, valamint a gerincoszlop és a koponya találkozási helye a koponyaalapra tolódik. Ha tehát a koponyának csak egy kis darabját, éppen a hátsó, alsó részét találják meg, és ott a gerincvelő kilépési helye alul van, akkor bizonyosak lehetünk abban, hogy ez az élőlény felegyenesedett testtartású volt. A koponya görbületéből űrtartalmára, azaz az agyvelő nagyságára, belső mintázatából az agykéreg barázdáltságára is tudunk következtetni.

 

5.Miért fontos, hogy a leletek pontos korát ismerjük?

 

A leletek korának meghatározása is nagyon fontos. A felszínalakulás során a kőzetrétegek becsúszhatnak egymás alá, egy régi temetkezési hely vagy egy barlang feltárásakor a különböző korokból származó csontok összekeveredhetnek, és így téves sorrend alakulhat ki.

 

6. Mi a történt 10,5 4 és 1 milliárd éve? Mi történt 1000, 500, 250, 50, és 1 millió éve? Milyen emberelődök éltek 1000, 100, és 10 ezer évvel ezelőtt? Mi értelme van annak, hogy ezt a tíz adatot megtanuljuk?

 

A jelenleg ismeret világegyetem 10 milliárd évvel ezelőtt, az ősrobbanás során keletkezett. A föld 5 milliárd éves, az élet első nyomai a Földön 4 milliárd évesek. Az első eukarióta sejtek 1 milliárd éve alakult ki. Az óidő 0,5 milliárd éve kezdődött Az óidő (a földtörténeti ókor) tehát 500 millió éve kezdődött, a középidő ( a földtörténeti közékor) 250 millió éve, az újidő ( a földtörténeti újkor) pedig 50 millió éve. 1 millió évvel ezelőtt élt az előember, 0,1 millió éve az ősember, 0,001 millió, azaz 10000éve a mai ember.

 

Az élővilág evolúciójának kezdete

 

1. Milyen lépéseken át zajlott a fejlődés az ősrobbanástól a soksejtűek megjelenéséig? Melyek voltak a részlépései ennek a folyamatnak?

 

A legújabb eredmények szerint az első perc 10-30 másodpercig vannak elképzeléseink az eseményről. Ekkor a jelenlegi egész világegyetem anyaga egy nagyon kicsi nagyon sűrű, nagyon forró, elemi részecskékből álló golyó volt. Ebből az állapotból kiindulva az óta az anyag folyamatosan tágul. Közben különböző erők hatására helyi sűrűsödések keletkeztek.

Az első helyi sűrűsödések a különböző kémiai elemek atomjai voltak. Valószínűség mindenféle atom keletkezett, csak a kevésbé stabilak gyorsabban vagy lassabban elbomlottak, és ma már, csak a legstabilabbakkal találkozunk. Az atomok közötti kötések kialakulásával az elemek és vegyületei jöttek létre.

2. Miért volt jelentős az élet kialakulása szempontjából az őslégkör és az ősóceán megjelenése?

 

Az elemek a Földön sűrűségüknek megfelelően, rétegesen rendezőtek, a Föld magját a nehezebb elemek (vas) alkották, a légkör, pedig a legkönnyebb, legillékonyabb gázokból, hidrogénből és héliumból állt. Ennek a redukáló légkörnek a hatására a légkörben meg jelenetek a legkisebb elemek hidrogénnel képzett vegyületei: a metán (CH4), az ammónia (NH3) és a víz (H2O), kialakult az őslégkör. Közben lassan a hidrogén és a hélium megszökött a légkörből. A hőmérséklet további csökkenése miatt a víz kicsapódott a légkörből, és óriási esők formájában létrejött az ősóceán. Ezzel befejeződött az élet kialakulása szempontjából fontos szervetlen anyagok keletkezése.

 

3. A jelenlegi földi körülmények között miét nem keletkezik élettelen anyagból spontán, élőlények közreműködése nélkül, úgynevezett abiogén úton élőlény?

 

Az atotróf élőlények melléktermékként oxigént kezdtek kibocsátani. Ez az addig redukáló légkörhöz szokott élőlények számára nagy valóságot jelentett. Azok a típusok azonban, amelyek képesek voltak az új, oxidáló légkörökhöz alkalmazkodni, az eddig gazdaságtalan erjesztéses folyamataik helyett képesek lettek egy sokkal gazdaságosabb energiafel-szabadítására, a légzésre. Az oxigéntartalmú, oxidáló légkörben már nincs lehetőség az élet spontán keletkezésére.

 

4. Milyen megfigyelés volt az, amely azt sugallta, hogy a szerves anyag keletkezéséhez valamilyen különös életerő (vis vitalis ) kell?

 

Egy lombikba vizet tett, fölé az őslégkör feltételezett gázait engedte, a villámlásokat pedig elektromos kisülésekkel modellezte. Az egész zárt rendszert kissé melegítette, és így hagyta egy hétig A tudományos világ megdöbbenésére, a kísérlet végén a vízben jelentős mennyiségben talált kis szerves molekulákat, köztük cukrokat aminosavakat. Ezzel azt bizonyította, hogy a Föld ősi körülményei között lehetséges volt a kis szerves molekulák megjelenése, és az ősóceánban valószínűség felhalmozódtak ezek a szerves anyagok.

 

5. Hogyan alakulhattak ki a szerves molekulák és ezekből a szerves makromolekulák?

 

A szerves makromolekulák, mint láttuk általában kis alapegységek összekapcsolódásából, keletkeznek. Ez könnyen elképzelhető a viszonylag tömény őslevesben. Egyesek szerint a partok közelében, a szilikátos kőzetek felszínének katalizáló hatására ment végbe a makromolekulák kialakulása.

 

6. Mit jelent az a kifejezés, hogy önreprodukáló makromolekula, mit jelent a hiperciklus? Van-e a szervezetünkben önreprodukáló makromolekula és körfolyamat?

 

A korszerűbb elméletek (Gánti, Dawkins) szerint az élő rendszerekből először az önreprodukáló makromolekulák, a nukleinsavak alakultak ki, és ezek másolódtak. A pontosabb másolást valószínűleg több körfolyamat is körfolyamattá rendeződött, azaz hiperciklusok alakultak ki.

 

7. Miért tetszetős a mikrogömbökről szóló elmélet, és miért tarthatatlan mégis?

 

Sokkal bonyolultabb probléma az élő rendszerek kialakulása, hiszen az élet éppen ezeknek az anyagoknak az összerakási módjában van! Ha ezek a szerves nagy és kismolekulákat állni hagyjuk vagy egy kísérlet során kissé, melegítjük, rázogatjuk, kis mikrogombök vagy koacervátumok alakulnak ki.

 

8. Mi a Autotróf és a Heterotróf?

 

Autotróf: szervetlen anyagból tudja felépíteni a teste saját anyagait. A növények autotrófok.

Heterotróf: csak más élőlény testéből vagy annak maradványából (szerves anyagból) tudja felépíteni a teste anyagait. Az állatok heterotrófok.

 

9. Hogyan jött létre az eukarióta sejt a prokoriotából? Miért nem tűnt el a mai napig sem a prokoriota sejt?

 

Az eukarióta sejtek a prokarióták együtteseiből jöttek létre. Egy nagyobb sejt bekebelezett egy autotróf, egy heterotróf és egy jó mozgó prokariótát, és így hosszú együttes fejlődés során alakult ki a színtest, a mitokondrium és a sejt mozgási rendszere, belső fonalhálózata. Az eukarióta sejt kialakulása körülbelül 1 milliárd évvel ezelőttre tehető. Az eukarióta sejt létrejöttével a fejlődésrobbanás szerűen felgyorsult, megindult a növények és állatok szétválása, és nem sokkal ezután már a többsejtű szervezetek is megjelentek.

 

Az óidő (földtörténeti ókor)

 

 

1. Minek az alapján állapítjuk meg az óidő kezdetét? Mikor volt ez hozzávetőleg?

 

A fejlődés következő félmilliárd évében a növények közül az egysejtű, a sejttársulásos, a sejtfonalas és a teleptestű formák terjedtek el. Ezalatt a növényeknél gyorsabb fejlődő állatvilág az egysejtűktől az álszöveteseken és a szövetes, testüreg nélküli állatokon át a testüreges ős és újszájúakig vezető utat járta végig, vagyis az állatok összes törzse viszonylag gyorsan kialakult. Mindezekről a folyamatokról azonban csak nagyön töredékes leletanyag áll rendelkezésünkre, mert ezek a kicsi többnyire váz nélküli szervezetek a kőzetekben

 

2. Milyen volt a tengerek élővilága az óidő kezdetén?

 

Egy a mai Földközi tengernél nagyobb öböl is a leszálló légáramlások területére esett, és az óceánnal csak egy sekély szorosan át volt kapcsolatban A beltengerből elpárolgó vizet ugyanis a sivatagos területek, felöl jövő folyók, nem pótolhatták, így a víz sótartalma megnőtt. A tömény, sós vízből kivált a só, és leülepedett. A vízszint csökkenését az állandóan beáramló sós víz egyenlítette ki, ás itt abból is kiülepedett a só. Ebből az következett, hogy néhány millió év alatt a Föld összes sós vizének sótartalma körülbelül a felére csökkent. A geológiai változások során lassan, fokozatosan alakult és növekedett a Földön az élettér. Az egyre újabb és újabb élőhelyek kialakulásában maguknak, az élőlényeknek is szerepe van.

 

3. Miért használjuk inkább az óidő elnevezést az ókor helyet? Ha ókort mondunk, akkor miért mindig körülírni, hogy földtörténeti ókor?

 

Az őidó több korszakra osztható. (Leginkább ismert korszaka a karbon ekkor keletkezetek a kőszéntelepek.) A kor eseményit ebben a könyvben nem a földtörténeti korszakokhoz kötjük, hanem a növény-és állatvilág logikus fejlődési lépéseit tekintjük át, utalva ezeknek a geológiai eseményekkel és éghajlati viszonyokkal való kapcsolatára.

 

4. Melyik az őidó legismertebb korszaka? Miért ez?

 

Körülbelül félmilliárd évvel ezelőtt azonban a kövületképződés szempontjából feltűnő változás történt: szint minden gerinctelen állatcsoportban megjelent a külső váz. Ezt a kövületekben jól láthatóhatárt nevezték el az óidő kezdetének.

 

5. Milyen geológiai, éghajlati változások voltak az óidőben?

 

Az óidő elején a szárazföld több kisebb kontinenst alkotott, míg a korszak végére egyetlen összefüggő kontinens alakult ki. A kontinensek vándorlásai során bekövetkező ütközések fokozott vulkáni tevékenységet okoztak és hegységképződéssel jártak. A kontinensek kezdetben inkább az Egyenlítő táján helyezkedtek el, vándorlásuk során azonban nagyobb részük a Föld szárazabb és a hűvösebb éghajlatú területire került.

 

6. Hogyan változott a föld állatvilága az óidőben? Milyen tényezők hatására változott?

 

Az állatok az óidő elején alakították ki a szilárd vázat A jelenség okát pontosan nem ismerjük, feltehető, hogy a ragadozó életmód terjedt el, és ez elleni védekezésként alakult ki a védő külső váz. (Talán a parti hullámverés ellen már volt néhány fajnak váza, és most ezeknek óriási szaporodási előnyük lett.) A moszatok között nyüzsgött az élet, a szivacsok, csalánozók, puhatestűek, ízeltlábúak, tüskésbőrűek nagyon elterjedtek voltak. Valószínűleg sok féreg is volt, de nem volt, vázuk, így a leletekben alig fordulnak elő. A legjellemzőbb tengeri vázas állat az óidőben az ízeltlábú Trilobita (háromkaréjú ősrák), valamint a félgerinchúrosokhoz sorolt, lebegő életmódú Graptolita. Még a kezdetleges halakra is jellemző volt a külső váz, ezek voltak a páncélos őshalak. A szárazföldi élet az állatok számára is nagy vonzerőt jelentett, hiszen az új táplálékot kínált. Ugyanakkor számos nehézséggel is meg kellett küzdeni. Azok az állatok tudtak elterjedni, amelyekben kialakultak a végtagok, amelyeknek légszerve alkalmassá vált a levegőből való oxigénfelvételre, amelyeknek sikerült csökkenteniük a kültakarón keresztül bekövetkező vízvesztést, a párologtatást.

 

Az újidő (földtörténeti újkor)

 

1. Körülbelül mikor kezdődött az újidő? Milyen esemény jelzi ezt a határt?

 

A középidő nagytestű hüllőinek és a tengerek vázas fejlábúinak, az Ammonitáknaknak a pusztulását tekintjük az újidő határának. A Az eddigi korokkal ellentétben a Földet nem újonnan kialakult, hanem már régen fejlődő kis jelentőségű csoportok kezdték uralni: a zárvatermők és az emlősök. Az újidő körülbelül 100 millió évvel ezelóttől napjainkig tart.

 

2. Milyen hatással voltak az eljegesedési periódikusok az élővilág fejlődésére?

 

A jégkorszak alatt a növényzeti övek a mai állapotnál délebbre húzódtak (a Szaharában például mediterrán növényzet volt), a felmelegedések során pedig a mainál is északabbra (Magyarországon például szubtrópusi pálmafák éltek). Egyes fajok talán a déli fekvésű, melegebb domboldalakon vészelték át a hideg időszakokat, feltételezhető, hogy ilyen területekről erdősült újra a terület a melegebb időszakokban. Ugyanakkor a hideg völgyekben, fagyzugos helyeken ma is jégkori maradványnövényeket találhatunk.

 

3. Milyen jellemzők tették lehetővé a zárvatermők széles körű elterjedését?

 

A kor igazi uralkodói a zárvatermők. A zárvatermők fejlődése a legősibb nyitvatermők, magvaspáfrányok fejlődéséből ágazott ki, még az óidő végén. Fő újításuk a rovarmegporzású színes virág, valamint az elterjedésben kulcsszerepet játszó termés. A termés talán a száraz időszakokat is jobban átvészeli, mint a sérülékenyebb, védetlen mag. A zárvatermők szállítószövet rendszere is hatékonyabb, mint a nyitvatermőké.