Przedmiotowy Konkurs Biologiczny (mazowieckie) - genetyka, ewolucja, ekologia

1.DNA - budowa i rola

DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) przechowuje informację genetyczną i przekazuje ją komórkom potomnym oraz potomstwu. Zbudowany jest z nukleotydów: każdy zawiera cukier deoksyrybozę, resztę kwasu fosforowego i jedną z czterech zasad azotowych - adeninę (A), tyminę (T), guaninę (G) lub cytozynę (C). Dwie nici DNA są skręcone w podwójną helisę i połączone parami zasad komplementarnych: A z T oraz G z C. U eukariontów DNA jest w jądrze komórkowym, a także w mitochondriach i chloroplastach; u bakterii leży w cytoplazmie (nukleoid i plazmidy).

2.Replikacja DNA

Replikacja to kopiowanie (podwojenie) DNA przed podziałem komórki - zachodzi w interfazie, przed mitozą lub mejozą. Podwójna helisa rozplata się, a nici rozchodzą się jak połówki zamka błyskawicznego. Każda stara nić jest matrycą: enzym polimeraza DNA dobudowuje do niej nukleotydy według zasady komplementarności (A-T, G-C). Powstają dwie identyczne cząsteczki DNA, z których każda ma jedną nić starą i jedną nową (replikacja semikonserwatywna). Dzięki temu po mitozie każda komórka potomna dostaje pełną i taką samą informację genetyczną.

3.Organizacja DNA: helisa, nukleosom, chromatyna, chromosom

DNA w jądrze jest upakowane przez białka. Odcinek podwójnej helisy nawinięty na grupę białek (histonów) to nukleosom - nukleosomy wyglądają jak koraliki na nitce. DNA z białkami tworzy chromatynę, luźną w jądrze niedzielącej się komórki. Na początku podziału (w profazie) chromatyna silnie się zwija w chromosomy. Po replikacji chromosom ma dwie identyczne chromatydy siostrzane połączone centromerem. Komórka diploidalna (2n) ma pary chromosomów homologicznych (jeden od matki, drugi od ojca), a haploidalna (n) - po jednym z każdej pary. Komórki ciała człowieka mają 46 chromosomów, a gamety 23.

4.Mitoza - przebieg i znaczenie

Mitoza to podział jądra komórkowego, po którym powstają dwie komórki potomne o takiej samej liczbie chromosomów i takiej samej informacji genetycznej jak komórka macierzysta. Poprzedza ją replikacja DNA. Fazy: profaza - chromosomy się kondensują, zanika otoczka jądrowa, powstaje wrzeciono podziałowe; metafaza - chromosomy ustawiają się w płaszczyźnie równikowej; anafaza - chromatydy siostrzane rozchodzą się do przeciwnych biegunów; telofaza - odtwarzają się dwa jądra. Potem dzieli się cytoplazma (cytokineza). Znaczenie: wzrost, regeneracja i gojenie ran, rozmnażanie bezpłciowe.

5.Mejoza - przebieg i różnice w porównaniu z mitozą

Mejoza to dwa kolejne podziały poprzedzone jedną replikacją DNA. W pierwszym podziale chromosomy homologiczne łączą się w pary i mogą wymieniać odcinki (crossing-over), a potem rozchodzą się do biegunów - liczba chromosomów zmniejsza się o połowę. W drugim podziale, jak w mitozie, rozdzielają się chromatydy siostrzane. Z jednej komórki diploidalnej (2n) powstają cztery komórki haploidalne (n), różniące się genetycznie. U zwierząt mejoza prowadzi do powstania gamet, a u roślin - zarodników. Dzięki niej liczba chromosomów nie podwaja się w kolejnych pokoleniach, a potomstwo jest zróżnicowane.

6.DNA a RNA; rodzaje RNA: mRNA, tRNA, rRNA

Oba kwasy nukleinowe są zbudowane z nukleotydów. DNA: cukier deoksyryboza, zasady A, T, G, C, dwie nici w podwójnej helisie; przechowuje informację genetyczną. RNA: cukier ryboza, zasady A, U, G, C (uracyl zamiast tyminy), zwykle jedna nić, cząsteczki krótsze; bierze udział w odczytywaniu informacji i wytwarzaniu białek. mRNA (informacyjny) - kopia informacji z genu, przenosi ją do rybosomów. tRNA (transportujący) - przynosi aminokwasy do rybosomu, a jego antykodon pasuje do kodonu mRNA. rRNA (rybosomowy) - razem z białkami buduje rybosomy.

7.Informacja genetyczna a kod genetyczny

Informacja genetyczna to treść zapisana w kolejności nukleotydów DNA - głównie instrukcje budowy białek; różni się u różnych gatunków i osobników. Gen to odcinek DNA z informacją o budowie jednego białka (lub cząsteczki RNA). Kod genetyczny to sposób zapisu tej informacji: trzy kolejne nukleotydy (kodon, trójka) oznaczają jeden aminokwas. Kod jest trójkowy, uniwersalny (u prawie wszystkich organizmów te same kodony oznaczają te same aminokwasy) i zdegenerowany (jeden aminokwas może być kodowany przez kilka różnych kodonów). Kodon AUG rozpoczyna odczyt, a kodony STOP go kończą i nie oznaczają aminokwasu.

8.Ekspresja genu: transkrypcja i translacja

Ekspresja informacji genetycznej to odczytanie genu i wytworzenie jego produktu, najczęściej białka, od którego zależą cechy organizmu. Transkrypcja: fragment DNA się rozplata, a na jednej nici jak na matrycy powstaje komplementarny mRNA (naprzeciw A staje U, naprzeciw T - A, a G i C łączą się w pary). Translacja: na rybosomie kolejne kodony mRNA są tłumaczone na kolejne aminokwasy białka, które przynosi tRNA. U eukariontów transkrypcja zachodzi w jądrze komórkowym, a translacja na rybosomach w cytoplazmie. U prokariontów (bez jądra) oba procesy zachodzą w cytoplazmie, często jednocześnie.

9.Gen, allel, genotyp, fenotyp, homozygota, heterozygota

Gen to odcinek DNA warunkujący cechę. Allele to różne wersje tego samego genu (np. A i a), leżące w tym samym miejscu chromosomów homologicznych; w komórkach ciała jest zwykle para alleli każdego genu - jeden od matki, drugi od ojca. Homozygota ma dwa jednakowe allele (AA lub aa), heterozygota - dwa różne (Aa). Przy dominacji pełnej allel dominujący (wielka litera) ujawnia się już u heterozygoty, a allel recesywny (mała litera) - tylko u homozygoty recesywnej aa. Genotyp to zestaw alleli organizmu, a fenotyp - jego ujawnione cechy, zależne od genotypu i od warunków środowiska.

10.Krzyżówka jednogenowa i szachownica Punnetta

Każda gameta dostaje tylko jeden allel danego genu (I prawo Mendla). W szachownicy Punnetta gamety jednego rodzica wpisuje się w wiersz, a drugiego w kolumnę; pola pokazują genotypy potomstwa i ich proporcje. Przy dominacji pełnej krzyżówka $Aa \times Aa$ daje genotypy 1 AA : 2 Aa : 1 aa i fenotypy 3 : 1, krzyżówka $Aa \times aa$ - po połowie Aa i aa (1 : 1), a $AA \times aa$ - samo potomstwo Aa. Krzyżówka testowa: osobnika o cesze dominującej krzyżuje się z homozygotą recesywną aa. Gdy w potomstwie pojawi się cecha recesywna, badany osobnik był heterozygotą Aa.

11.Dominacja niepełna i kodominacja

Dominacja niepełna: heterozygota ma fenotyp pośredni między homozygotami. Przykład: u lwiej paszczy z krzyżówki roślin o kwiatach czerwonych i białych powstają rośliny o kwiatach różowych, a z krzyżówki dwóch różowych - czerwone, różowe i białe w stosunku 1 : 2 : 1 (stosunek fenotypów taki sam jak genotypów). Kodominacja: u heterozygoty oba allele ujawniają się jednocześnie i w pełni, bez cechy pośredniej. Przykład: grupa krwi AB ($I^A I^B$) - na krwinkach czerwonych są jednocześnie antygeny A i B. Przy dominacji pełnej heterozygota wygląda tak samo jak homozygota dominująca.

12.Krzyżówka dwugenowa

Geny leżące na różnych chromosomach dziedziczą się niezależnie od siebie (II prawo Mendla). Heterozygota AaBb wytwarza cztery rodzaje gamet w równych ilościach: AB, Ab, aB i ab. Szachownica Punnetta dla krzyżówki $AaBb \times AaBb$ ma 16 pól, a przy dominacji pełnej fenotypy potomstwa występują w stosunku 9 : 3 : 3 : 1 (9 z obiema cechami dominującymi, po 3 z jedną dominującą i jedną recesywną, 1 z obiema recesywnymi). Krzyżówka $AaBb \times aabb$ daje cztery fenotypy w stosunku 1 : 1 : 1 : 1. Przykład: groch o nasionach żółtych i gładkich (cechy dominujące) oraz zielonych i pomarszczonych.

13.Dziedziczenie płci i cechy sprzężone z płcią

Komórki ciała człowieka mają 44 autosomy i 2 chromosomy płci: zwykle kobieta XX, mężczyzna XY. Prawidłowa komórka jajowa ma chromosom X, a plemnik X albo Y, więc o płci chromosomalnej dziecka decyduje plemnik; prawdopodobieństwo każdej płci wynosi około połowy. Cechy sprzężone z płcią są warunkowane przez geny na chromosomach płci X lub Y. Hemofilia i daltonizm są przykładami cech recesywnych sprzężonych z X. Dla hemofilii: $X^H X^H$ - kobieta zdrowa, $X^H X^h$ - zdrowa nosicielka, $X^h X^h$ - kobieta chora; $X^H Y$ - mężczyzna zdrowy, $X^h Y$ - mężczyzna chory. Mężczyzna ma jeden chromosom X, więc do ujawnienia takiej choroby wystarcza jeden allel recesywny. Syn dostaje X od matki, a Y od ojca.

14.Grupy krwi: układ ABO i czynnik Rh

Grupę krwi w układzie ABO warunkuje jeden gen, który ma trzy allele (allele wielokrotne): $I^A$ i $I^B$ są kodominujące, a oba dominują nad recesywnym allelem $i$. Grupa A: $I^A I^A$ lub $I^A i$; grupa B: $I^B I^B$ lub $I^B i$; grupa AB: $I^A I^B$; grupa 0: $ii$. Każdy człowiek ma tylko dwa z tych alleli. Czynnik Rh: allel D (Rh+) dominuje nad allelem d (Rh-); osoba Rh+ ma genotyp DD lub Dd, a Rh- - dd. Dlatego rodzice Rh+ (oboje Dd) mogą mieć dziecko Rh-, a rodzice z grupami A i B (heterozygoty) - dziecko z każdą z czterech grup.

15.Drzewo rodowe: cechy recesywne, dominujące, autosomalne i sprzężone z płcią

W drzewie rodowym (rodowodzie) kwadrat oznacza mężczyznę, koło - kobietę, a zamalowany symbol - osobę z badaną cechą; pozioma linia łączy rodziców, a pionowa prowadzi do dzieci. Cecha recesywna może się pojawić u dziecka rodziców bez tej cechy i przeskakiwać pokolenia. Cecha dominująca zwykle występuje w każdym pokoleniu, a dwoje rodziców z cechą może mieć dziecko bez niej. Cecha recesywna sprzężona z X dotyczy głównie mężczyzn, którzy dostają allel od matek nosicielek. Cecha przekazana przez ojca synowi nie jest sprzężona z X, a cecha recesywna u córki zdrowego ojca jest autosomalna.

16.Mutacje i czynniki mutagenne

Mutacja to trwała zmiana materiału genetycznego (DNA). Mutacje spontaniczne powstają samorzutnie, np. przez błędy replikacji DNA. Mutacje indukowane wywołują czynniki mutagenne: fizyczne (promieniowanie UV oraz jonizujące, np. rentgenowskie), chemiczne (np. benzopiren z dymu tytoniowego i spalin, formaldehyd) i biologiczne (niektóre wirusy, np. HPV). Mutacje genowe zmieniają pojedynczy gen, a chromosomowe - budowę lub liczbę chromosomów. Mutacja w komórce ciała nie przechodzi na potomstwo, ale może prowadzić do nowotworu; dziedziczone są mutacje w komórkach, z których powstają gamety.

17.Mutacje genowe: mukowiscydoza, fenyloketonuria, pląsawica Huntingtona

Mukowiscydoza (autosomalna recesywna): przez wadliwe białko błony komórkowej śluz jest gęsty i lepki - zatyka oskrzela (zapalenia płuc) i przewody trzustki (złe trawienie). Fenyloketonuria (autosomalna recesywna): brak aktywnego enzymu przekształcającego aminokwas fenyloalaninę, która gromadzi się i uszkadza mózg; wykrywa się ją badaniem przesiewowym noworodków, a dieta uboga w fenyloalaninę od pierwszych tygodni życia chroni przed niepełnosprawnością intelektualną. Pląsawica Huntingtona (autosomalna dominująca): objawy zwykle u dorosłych - mimowolne ruchy, zaburzenia psychiczne, otępienie.

18.Mutacje chromosomowe liczbowe: trisomia i monosomia

Mutacje liczbowe powstają zwykle przez nierozejście się chromosomów w mejozie - gameta ma wtedy chromosom za dużo albo za mało. Trisomia: chromosom występuje trzy razy ($2n + 1$, u człowieka 47 chromosomów). Monosomia: brakuje jednego chromosomu ($2n - 1$, 45 chromosomów). Zespół Downa - trisomia chromosomu 21: niepełnosprawność intelektualna, charakterystyczne rysy twarzy, często wady serca. Zespół Klinefeltera - mężczyzna XXY: wysoki wzrost, niedorozwój jąder, niepłodność. Zespół Turnera - kobieta z jednym chromosomem X (45,X): niski wzrost, niedorozwój jajników, niepłodność.

19.Nowotwory

Nowotwór powstaje, gdy w wyniku mutacji komórki wymykają się spod kontroli i dzielą bez ograniczeń, zwykle tworząc guz (guza nie tworzą np. białaczki). Nowotwór złośliwy nacieka sąsiednie tkanki i daje przerzuty - jego komórki z krwią lub limfą trafiają do innych narządów; łagodny rośnie zwykle wolno, bez przerzutów. Czynniki sprzyjające: składniki dymu tytoniowego, niewłaściwa dieta, niewłaściwy tryb życia (mało ruchu, otyłość, alkohol), promieniowanie UV i promieniowanie X, zanieczyszczenia środowiska, wirus HPV. Profilaktyka: niepalenie, zdrowa dieta i ruch, ochrona przed słońcem, szczepienie przeciw HPV, regularne badania.

20.Biotechnologia tradycyjna i nowoczesna (molekularna)

Biotechnologia wykorzystuje organizmy (głównie drobnoustroje) do wytwarzania produktów potrzebnych człowiekowi. Biotechnologia tradycyjna korzysta z naturalnych procesów bez zmieniania DNA: drożdże w pieczeniu chleba i produkcji wina, bakterie fermentacji mlekowej w jogurtach i kiszonkach, pleśnie w produkcji serów i antybiotyków, bakterie w oczyszczalniach ścieków. Biotechnologia nowoczesna (molekularna) bada i celowo zmienia DNA metodami inżynierii genetycznej: bakterie wytwarzające ludzką insulinę, rośliny odporne na szkodniki, wykrywanie chorób genetycznych, badania DNA w kryminalistyce.

21.Enzymy restrykcyjne, elektroforeza i PCR

Enzymy restrykcyjne (pochodzą z bakterii) przecinają DNA tylko w miejscach o określonej kolejności nukleotydów - działają jak nożyczki; ligaza skleja fragmenty DNA. Elektroforeza rozdziela fragmenty DNA w żelu w polu elektrycznym: DNA ma ładunek ujemny i wędruje w stronę bieguna dodatniego, a krótsze fragmenty przesuwają się szybciej, więc dalej. Powstaje układ prążków, np. genetyczny odcisk palca. PCR (łańcuchowa reakcja polimerazy) powiela wybrany fragment DNA w probówce: w każdym cyklu liczba kopii może się podwoić, więc z odrobiny DNA (np. z kropli krwi) powstaje bardzo dużo kopii.

22.GMO i organizmy transgeniczne

Organizm genetycznie zmodyfikowany (GMO) ma DNA celowo zmienione metodami inżynierii genetycznej. Organizm transgeniczny to GMO, do którego wprowadzono gen innego gatunku (transgen). Etapy: wyizolowanie potrzebnego genu, wycięcie go enzymem restrykcyjnym, wklejenie ligazą do wektora (np. bakteryjnego plazmidu), wprowadzenie wektora do komórek biorcy, wybranie komórek, które przyjęły gen, i ich namnożenie. Przykłady: bakterie z ludzkim genem insuliny, kukurydza z genem bakterii chroniącym przed owadami-szkodnikami, ryż wzbogacony w beta-karoten (prowitaminę A).

23.Klonowanie zwierząt przez transplantację jądra komórkowego

Klon to organizm genetycznie identyczny z innym. Etapy: 1) z komórki jajowej jednej samicy usuwa się jądro; 2) od dawcy pobiera się komórkę somatyczną (np. komórkę gruczołu mlekowego) i przenosi jej jądro do komórki jajowej bez jądra; 3) impuls elektryczny pobudza komórkę do podziałów i powstaje zarodek; 4) zarodek umieszcza się w macicy matki zastępczej, która rodzi młode. Klon ma takie samo DNA jądrowe jak dawca jądra; mitochondria pochodzą z komórki jajowej. Tą metodą w 1996 r. sklonowano owcę Dolly - pierwszego ssaka sklonowanego z komórki dorosłego osobnika.

24.Biotechnologia nowoczesna: korzyści i zagrożenia

Korzyści: leki wytwarzane przez zmodyfikowane organizmy (ludzka insulina, hormon wzrostu, niektóre szczepionki), wykrywanie chorób genetycznych i zakaźnych, próby leczenia chorób genetycznych (terapia genowa), badania DNA w kryminalistyce, rośliny odporne na szkodniki i suszę, bakterie rozkładające zanieczyszczenia, np. ropę naftową. Zagrożenia i wątpliwości: przenikanie transgenów do dzikich roślin, uodparnianie się szkodników, ubożenie różnorodności upraw, nie w pełni znane skutki długotrwałe, problemy etyczne (klonowanie, zmiany w DNA człowieka) i ochrona danych genetycznych.

25.Ewolucja i źródła wiedzy o jej przebiegu

Ewolucja to proces stopniowych zmian organizmów w kolejnych pokoleniach, prowadzący do powstawania nowych gatunków; organizmy mają wspólne pochodzenie. Źródła wiedzy: skamieniałości, w tym formy przejściowe (np. archeopteryks z cechami gadów i ptaków); anatomia porównawcza - narządy homologiczne (wspólne pochodzenie, różne funkcje, np. kończyna przednia człowieka, płetwa wieloryba i skrzydło nietoperza), narządy analogiczne (podobna funkcja, różne pochodzenie, np. skrzydło ptaka i motyla) i narządy szczątkowe (np. kość ogonowa człowieka); podobieństwo zarodków; podobieństwo DNA i białek.

26.Dobór naturalny i dobór sztuczny

Dobór naturalny (teoria Karola Darwina): organizmy wydają więcej potomstwa, niż może przeżyć, a osobniki różnią się cechami (dzięki mutacjom i rekombinacji). Lepiej przystosowane osobniki częściej przeżywają i zostawiają więcej potomstwa, więc ich cechy stają się w populacji coraz częstsze. Przykłady: oporność bakterii na antybiotyki, przewaga ciemnych krępaków brzozowych na okopconych pniach. Dobór sztuczny prowadzi człowiek: wybiera do rozmnażania osobniki o pożądanych cechach i tak uzyskuje rasy zwierząt (np. psów) i odmiany roślin. Wybrane cechy nie muszą pomagać w przetrwaniu w naturze.

27.Dobór stabilizujący, kierunkowy i różnicujący

Dobór stabilizujący faworyzuje osobniki przeciętne, a eliminuje skrajne - działa w stałym środowisku, np. noworodki o średniej masie urodzeniowej miały największe szanse przeżycia. Dobór kierunkowy faworyzuje jedną skrajność, a średnia wartość cechy przesuwa się - działa, gdy środowisko się zmienia, np. upowszechnienie ciemnych krępaków w zanieczyszczonych lasach. Dobór różnicujący faworyzuje obie skrajności, a eliminuje formy pośrednie, np. gdy są tylko bardzo małe i bardzo duże nasiona, przeżywają ptaki o małych i dużych dziobach. Populacja może się wtedy podzielić na dwie grupy.

28.Człowiek a małpy człekokształtne

Człowiek i małpy człekokształtne (szympans, goryl, orangutan) mają wspólnego przodka - człowiek nie pochodzi od współczesnych małp. Podobieństwa: bardzo podobne DNA (najbliżej spokrewnione są szympansy), brak ogona, chwytne dłonie z przeciwstawnym kciukiem, paznokcie, widzenie przestrzenne i barwne, długa opieka nad potomstwem. Różnice u człowieka: przystosowania do dwunożności (postawa wyprostowana, kręgosłup w kształcie litery S, miednica w kształcie misy, wysklepiona stopa z paluchem nieprzeciwstawnym, nogi dłuższe od rąk), a także większy mózg, mniejsze szczęki i mowa artykułowana.

29.Ekosystem i nisza ekologiczna

Ekosystem tworzą biotop - nieożywione elementy środowiska (światło, temperatura, woda, gleba, powietrze, sole mineralne) - oraz biocenoza, czyli wszystkie populacje organizmów żyjących na danym terenie. Łączą je przepływ energii i obieg materii. Siedlisko to miejsce, w którym gatunek żyje (jego „adres”). Nisza ekologiczna to wszystkie warunki i zasoby potrzebne gatunkowi oraz jego rola w ekosystemie: czym się żywi, kto go zjada, kiedy jest aktywny, jakie warunki znosi (jego „zawód”). Dwa gatunki o identycznych niszach nie mogą długo współistnieć - konkurencja wypiera jeden z nich.

30.Zakres tolerancji i bioindykatory (np. porosty)

Zakres tolerancji to przedział wartości czynnika środowiska (np. temperatury, wilgotności, pH, stężenia tlenków siarki), w którym organizm może żyć; najlepiej rozwija się w optimum. Eurybionty (szeroki zakres tolerancji) żyją w wielu środowiskach, a stenobionty (wąski zakres) - w nielicznych. Stenobionty służą jako bioindykatory (organizmy wskaźnikowe): ich obecność lub brak pokazuje stan środowiska. Gatunki porostów różnie znoszą tlenki siarki (najwrażliwsze są krzaczkowate, najodporniejsze - skorupiaste), więc po tym, jakie porosty rosną, ocenia się czystość powietrza (skala porostowa).

31.Cechy populacji

Populacja to osobniki jednego gatunku żyjące w tym samym czasie na danym terenie i krzyżujące się ze sobą. Cechy: liczebność - liczba osobników; zagęszczenie - liczba osobników na jednostkę powierzchni lub objętości; rozrodczość - liczba nowych osobników w danym czasie; śmiertelność - liczba osobników, które zginęły w danym czasie; struktura przestrzenna - rozmieszczenie (skupiskowe, równomierne, losowe); struktura wiekowa - udział osobników młodych, dorosłych i starych (przewaga młodych oznacza populację rozwijającą się); struktura płciowa - stosunek liczby samców do samic.

32.Oddziaływania antagonistyczne i nieantagonistyczne

Antagonistyczne: konkurencja - o pokarm, wodę, światło lub miejsce, wewnątrzgatunkowa (między osobnikami jednego gatunku) i międzygatunkowa; drapieżnictwo - drapieżnik zabija i zjada ofiarę (sowa i mysz); pasożytnictwo - pasożyt żyje kosztem żywiciela, zwykle go nie zabijając (tasiemiec, kleszcz); roślinożerność - zwierzę zjada rośliny lub ich części (sarna zgryzająca pędy). Nieantagonistyczne: mutualizm - obie strony zyskują (grzyb i glon w porostach, bakterie brodawkowe i rośliny bobowate); komensalizm - jeden gatunek zyskuje, a drugi nie ma ani korzyści, ani strat (podnawka przy rekinie).

33.Producenci, konsumenci, destruenci; łańcuchy i sieci pokarmowe

Producenci (rośliny, glony, sinice) wytwarzają związki organiczne w fotosyntezie. Konsumenci zjadają inne organizmy: I rzędu - roślinożercy, II rzędu - zjadający roślinożerców, III rzędu - kolejni drapieżcy. Destruenci (głównie bakterie i grzyby) rozkładają martwą materię do związków mineralnych, które znów pobierają rośliny. Łańcuch spasania zaczyna się od żywych producentów (trawa → konik polny → żaba → bocian), a łańcuch detrytusowy - od martwej materii organicznej (opadłe liście → dżdżownica → kret). Każde ogniwo to poziom troficzny. Łańcuchy łączą się w sieć pokarmową.

34.Przepływ energii i piramidy ekologiczne (energii i materii)

Energia płynie przez ekosystem w jednym kierunku: od Słońca przez producentów do konsumentów i destruentów. Na każdym poziomie troficznym większość energii jest tracona jako ciepło, a na kolejny poziom przechodzi średnio ok. 10%, dlatego łańcuchy pokarmowe mają zwykle najwyżej 4-5 ogniw. Materia natomiast krąży - pierwiastki wracają do środowiska dzięki destruentom. Piramida energii zawsze zwęża się ku górze. Piramida biomasy (materii) pokazuje masę organizmów na poziomach i zwykle też się zwęża. Piramida liczebności bywa odwrócona (jedno drzewo, wiele owadów).

35.Obieg węgla i azotu w przyrodzie

Węgiel: rośliny pobierają $\ce{CO2}$ w fotosyntezie i budują z niego związki organiczne, które zjadają zwierzęta. $\ce{CO2}$ wraca do powietrza w oddychaniu, przy rozkładzie szczątków przez bakterie i grzyby oraz spalaniu paliw. Azot: bakterie wiążące azot (np. brodawkowe roślin bobowatych) zamieniają $\ce{N2}$ z powietrza w związki dostępne dla roślin; bakterie i grzyby rozkładają białka szczątków do amoniaku; bakterie nitryfikacyjne utleniają amoniak do azotanów pobieranych przez rośliny; bakterie denitryfikacyjne zamieniają azotany w $\ce{N2}$. Zwierzęta pobierają azot w białkach pokarmu.

36.Poziomy różnorodności biologicznej i jej zagrożenia

Różnorodność biologiczna ma trzy poziomy: genetyczny (zróżnicowanie alleli w obrębie gatunku, np. rasy, odmiany), gatunkowy (liczba i rozmaitość gatunków) i ekosystemowy (np. lasy, łąki, jeziora, torfowiska). Zagrożenia: fragmentacja środowiska (drogi, zabudowa i pola dzielą siedliska na małe, odizolowane płaty); gatunki obce inwazyjne, które wypierają rodzime (np. norka amerykańska, barszcz Sosnowskiego - jego sok na słońcu parzy skórę, więc nie wolno go dotykać); nadmierna eksploatacja (przełowienie, kłusownictwo, nadmierna wycinka); zanieczyszczenia wody, gleby i powietrza; zmiana klimatu.

37.Formy ochrony przyrody w Polsce

Park narodowy - wyjątkowa przyroda chroniona w całości. Rezerwat przyrody - mniejszy obszar z naturalnym ekosystemem lub siedliskiem gatunków. Park krajobrazowy - wartości przyrodnicze, kulturowe i krajobraz, ograniczona gospodarka. Obszar chronionego krajobrazu - najłagodniejsza forma ochrony obszarowej. Natura 2000 - europejska sieć ochrony siedlisk i gatunków. Pomnik przyrody - pojedynczy twór, np. stare drzewo, głaz narzutowy. Użytek ekologiczny - mały cenny fragment ekosystemu, np. oczko wodne, bagno. Stanowisko dokumentacyjne - miejsce cenne geologicznie, np. odsłonięcie skał ze skamieniałościami. Zespół przyrodniczo-krajobrazowy - fragment krajobrazu naturalnego i kulturowego o wartościach widokowych. Ochrona gatunkowa - zakaz m.in. zabijania, łapania i płoszenia.

38.Kampinoski Park Narodowy

Kampinoski Park Narodowy utworzono w 1959 r. na Mazowszu, tuż przy granicy Warszawy. Chroni Puszczę Kampinoską: wały wydm śródlądowych porośnięte głównie borami sosnowymi przeplatają się z podmokłymi pasami bagien, łąk i olsów. Symbolem parku jest łoś, przywrócony tu po II wojnie światowej; przywrócono też bobra i rysia. Puszcza Kampinoska jest rezerwatem biosfery UNESCO i obszarem Natura 2000. Park ma też znaczenie historyczne - był miejscem walk powstańczych i partyzanckich, a w Palmirach znajduje się cmentarz ofiar II wojny światowej. Zwiedza się go tylko po wyznaczonych szlakach.

39.Zmiana klimatu: przyczyny, skutki, przeciwdziałanie

Gazy cieplarniane (np. $\ce{CO2}$, metan, para wodna) zatrzymują część ciepła oddawanego przez Ziemię (efekt cieplarniany). Człowiek zwiększa ich ilość, spalając paliwa kopalne, wycinając lasy, osuszając torfowiska i hodując bydło (metan) - to przyczyny antropogenicznej zmiany klimatu. Skutki: wzrost średniej temperatury, topnienie lodowców, podnoszenie się poziomu mórz, częstsze susze, upały i nawałnice, przesuwanie się zasięgów i wymieranie gatunków. Przeciwdziałanie: odnawialne źródła energii, oszczędzanie energii, transport publiczny i rower, sadzenie lasów, ochrona torfowisk.

40.Zasoby odnawialne i nieodnawialne; zrównoważony rozwój

Zasoby odnawialne odtwarzają się, jeśli nie zużywa się ich szybciej, niż się odnawiają: lasy, woda, ryby i inne organizmy, a także gleba, która odnawia się bardzo powoli. Energia Słońca i wiatru jest praktycznie niewyczerpywalna. Zasoby nieodnawialne powstawały przez miliony lat i po zużyciu się nie odtworzą: węgiel, ropa naftowa, gaz ziemny, rudy metali. Zrównoważony rozwój to zaspokajanie potrzeb obecnych pokoleń tak, aby przyszłe też mogły zaspokoić swoje. W praktyce: oszczędzanie wody i energii, recykling, energia odnawialna, odnawianie lasów, połowy w granicach limitów, ochrona gleby przed erozją.