Biológia érettségizőknek 2.

BIOLOGIA É R E T T S É G IZ Ő K N E K 2. KÖTET

Szerző: Dr. Szerényt Gábor

A T E R M E S Z E T R O L T IZ E N É V E S E K N E K

BIOLOGIA ERETTSEGIZOKNEK

Felkészítő könyv közép- és emelt szintű érettségire készülőknek

V

^ g

^

GIMNÁZIUMOK ES SZAKKOZEPISKOLÁK SZÁMÁRA

MÁSODIK, j a v í t o t t KIADAS MOZAIK KIADÓ - SZEGED, 2012

Szerző: DR. SZERÉN Y I GÁBOR RólZ Tanár Úr Eletuuuhjas gimiuízitimi tanár

Bírálók: H O R V Á TH N É K U N STÁ R ANDREA közéjyiskoUii tanár S Z A L A IN É F O R R A I G A B R IE L L A középiskolai tanár

Felelős szerkesztő: N A G Y M IH Á L Y M Á TY Á S

Anyanyelvi lektor: V A R R Ó SÁNDOR

B o n tó te rv , tipográfia: R em én yfy T am ás M* ű sza k i_szerkesztő: Varga Tünde A hrák: G önczi A nikó, M o ln á r M ónika, P apdi G ábor, S zen tirm a i P é te r F otók: M á té Bence. V adász Sándor, képiigynökségek. M ozaik A rch ívu m K ire n d elt szakértők: A h ra h á m Jtd ia n na, B alogh Tam ás, Dr. B o rven d ég M árta, Minden jog fennliulva. bciccilvc a sokszorosítás, a mű bővített, illetve rövidített változata kiadásiínak jogát is. A kiadó írásbeli hozziy\ kovalens kötés kialakítására képesek (2 s'p ^ hibridállapot), ezek a vegyértékszögeknek m egfelelően egy tet­ raéder csúcsai felé mutatnak (lo.i.úhra). így há­ rom d im en zió s szerkezetük van. E n n ek kö­ tetraéderes s^rkezet v etk eztéb en a .szénhez k apcsolódó atom ok egyenletes térkitölté.se is elősegíti a m olekula stabilit^ísát. A szénatom ok m ás szém itm io khibridizáció * # hoz kapcsolódva is, nehezen felbontható kö­ tésekkel, hosszú láncokat képesek létrehozni, am ely ek elágazhatnak, illetve gyűrűkké zá­ ró d h atn ak . A szén ato m o k között k étszeres vagy három szoros kovalens kötés is kialakul­ 2pí E n n hat. M indezek a sajátosságok rendkívül sok­ 2s2 m 2sp3 II II 11 II féle szénvegyület kialakulását eredm ényezték. A kém iai ev o lú ció során fontos sajátosság 1S2 QE is2 m volt az is, hogy a szén oxidjai gázok, közülük a szé n -d io x id (C O j) vízben jól oldódik. 10.1. A szénalom felépítése

ELEMEK. IONOK, SZERVETLEN MOLEKULÁK

11

A szén a bioszféra légkörében szén-dioxid-gázként, a vízben m int oldott szén-dioxid-gáz és hidrogén-karbonát, illetve karhonár-anion, az üledékes kőzetekben m int karhonátsó van jelen . N agy m ennyiség raktározódik a fosszilis energiahordozókban (szén. kőolaj, földgáz), illetve az élő szervezetekben különböző szerves vegyületek form ájában van jelen. H id ro g é n (H). Szám arányát tekintve a legnagyobb m ennyiségben előforduló elsődleges biogén elem . A víz ofkotójaként ott van a sejtek alapállom ányában, valam ennyi szerves m o­ lekula építőelem eként a szerkezeti anyagokban, és a legkülönbözőbb m űködéseket végző és irányító m olekulákban egyaiánt. S zabad ionként (H'*') a sejteken belül és a sejteken kívüli terekben szintén jelen van. Fontos szerepet tölt be a transzjw rt- és en erffia fo rg a h m folyam a­ taiban, valam int a m egfelelő belső környezet biztosításában. O x ig é n (O). Elsődleges biogén elem . V alam ennyi életfontosságú szerves m olekula, vala­ mint az élet minden megjelenési form ája szám ára nélkülözhetetlen víz is oxigéntailalm ú. A le­ bontó folyam atok legfontosabb elektronfelvevője (sejtlégzés). Az egyetlen kémiai biogén elem. am elyet a sejtek a környezetükből közvetlenül, m olekuláris form ában is fel tudnak venni. N itro g é n (N). Elsődleges biogén elem . A biológiailag jelentős m akrom olekulák közül épí­ tőelem ként nitrogént tailalm aznak n fehérjék és a nnkleinsavak, a lipidek közül ixfoszfatkloky és nitrogéntartalm ú szénhidrátsz/irm azékokat is ism erünk, ilyen például a kitin. K é n (S). M ásodlagos biogén elem . A fehérjéket felépítő húszféle am inosav közül kéntar­ talm ú a ciszfein, a cisztin és a m etionin. Ezenkívül egyes koenzim eknek is fontos alkotórésze (például a koenzim -A ). F o sz fo r (P). M ásodlagos biogén eleim. A nukleinsavak és á foszforidok nélkülözhetetlen alkotója. A sejtekben a lebontó folyam atok során keletkező, a sejtek szám ára könnyen hozzá­ férhető. kém iai form ában raktározott e'nergia is nagyobbrészt különböző foszforvegyületek foim iíjában raktározódik (ATP, ADP, A M P). Hatással van a növények növekedésére és fej­ lődésére, főképpen azonban a virág- és term ésképzésre, a m ag érési folyam ataira. A z állatvi­ lágban és az em beri szervezetben a cso n t építője.

© A H'*'-, a a Mg2+-, a Fe^^-, a természetes előfordulásai

a HCOj-, a C0|“ - és a NOj-ionok

A H'*’ valójában elemi részecske, azo n os a p ro to n n a l. Jelen van az é lő szervezetekben m in­ den sejt citoplazm ájában. a m itokondrium ok és a színtestek alapállom ányában, valam int m inden term észetes álló- és folyóvízben a víz spontán disszociációja által (HjO'*'). A z anyag­ csere-folyam atokban is létrejöhet H"*". A zöld színtestekben és a m itokondrium okban ebben a formaiban kerül rá a koenzim ekre, a N A D P^-ie, illetve a NAD^-ra. A term észetes vizek (csa­ padékvíz. források stb.) savas kém hatásának okozója. A a term észetben nagy m ennyiségben fordul elő biológiai eredetű kőzetekben, m ész­ kőben é s dolom itban, a talaj összetevőjeként agyagásványokban, valam int talajkolloidokhoz kapcsolódva, továbbá szabad kationként. A talajvíz és a rétegvíz is taitalm azza ionos állapot­ ban. A z élővilágban szám os egysejtű é s puhatestű küls(> vázának legfontosabb alkotója szén­ savas m ész (kalcium -karbonát, C aC O ^) form ájában. A gerincesekben d csont összetevője.

12

AZ ÉLŐLÉNYEKET ALKOTÓ ANYAGOK

a véiplazm a egyik szabad kationja. Sok növény kalcium -karbonát vagy kalcium -oxalát form á­ jáb an különíti el és raktározza a feleslegessé vált szerves vegyületeket. A a teiinészetben a kalcium hoz hasonlóan kőzetalkotó (dolom it), ugyancsak előfor­ dul a talajban és agyagásványokban, term észetes vizekben oldott állapotban (pl. keserűsó, m agnézium -szulfát). A klorofill alkotója. Kisebb m ennyiségben a gerincesek csontszövetének felépítésében is részt ve.sz. ^Számos anyagcsereenzint összetevője. A és a Fe*'* a term észetben a talaj agyagásványainak fontos összetevői, illetve mállási term ékként részben szabad, részben kötött form ában találhatók m eg. E g y es talajok felszíni rétegében (pl. laterit. terra rossa) m eghatározó mennyi.ségűek. Az élő szervezetekben fontos enzim alkotók, pl. a légzési enzim ek felépítői. A Fe-^ a hem oglobin alkotója. A H C O ^ (hidrogén-karbonát) anion, a termé.szetben a m észtailalm ú kőzetek szénsavas m állásának eredm ényeképpen keletkezik (pl. a cseppkőképződés alapja). A forrásvizek, ás­ ványvizek, álló- és folyóvizek termé.szetes anionja. A szén-dioxid vízben való oldódása ese­ tén is keletkezik. Az élő szervetekben a tes^olyaJékok eg y ik legnagyobb m ennyiségben jelen lévő szabad anionja, a szén-dioxidot eb b en a form ában szállítja a vér. A C ü 5 “ (karbonát) anion a term észetben előforduló egyik leggyakoribb szervetlen össze­ tett ion. K alcium vegyülete a m észkő anyaga, ennek m állási term ékeként fontos talaj- és víz­ összetevő. A karbonátos talajok ked vező víz- és anyagforgalm úak, j ó tennőképességöek. A z élő szerveztekben a puhatestűek és egyes egysejtűek kai bonáttailalm ú kiilstt vázának, a g e­ rincesekben a f.sYí/í/egyik felépítője. A N O 7 (nitrát) tem iészetes körülm ények között alapvetően biogén eredetű anion. Abiogén úton csak a levegőben lévő nitrogénből keletkezik (villám lások hatására), ami az esővízzel a talajba m osódik. Biogén úton a rothasztó baktérium ok által a bom ló szerves anyagokból fel­ szabadított am m óniából keletkezik nitritionon (N O j) keresztül, n itrifikáló baktérium ok köz­ rem űködésével. A talaj legstabilabb nítrogénform ája, a növények szám ára felvehető nitrogénforrás.

O M iért jódozzáka sót? A jó d (1) az em ber szám ára fontos nyom elem , m eil az em lősök és az em b er pajzsm irigye által term elt horm onok egyik cso p o iija (tiroxin, trijód-tironin) jó d o t tartalm az, ezéit szám ukra nélkülözhetetlen. Ez a m agyarázata a só jó d o zá sá n a k is. T erm észetes körülm ények között az em b er, főleg az ivóvizével, eleg en dő jó d o t vesz fel. Egyes vidékeken azonban a víz jó d tartalm a nem elegendő. így az ott élő em bereknél jódhiány léphet fel, akiken a pajzsm irigy elégtelen m űködésének a jelei m utatkoznak. V alójában nem a pajzsm irigy m űködik rendelle­ nesen. hanem a jódhiány miatt nem tud m egfelelő m ennyiségű tiroxint felépíteni. A m egfelelő horm onszinthez szükséges jó d o t legegyszerűbb a konyhasóhoz kevert kálium -jodiddal (K I) biztosítani m indenki .számára.

Miért tesznek a fogkrémbe fluort? A f lu o r (F) az állati és az em beri szervezet szám ára fontos m ikroelem , ^ fogzom ánc alkotója. A fogkrém be kevert fluorid beépül a fogzom áncba és erősíti azt.

ELEMEK. IONOK, SZERVETLEN MOLEKULÁK

13

O A víz jelentősége az élővilágban A víz gl0k6z-$-losztát

>.

. fruWúz-$-loszfat >fruMö2-1.6-oiei(uiaoxi(iá)ása

truk1óz-1,6-dítos2fát > 2 d b glicenn-aldetttd-íoszfát

A2 energia kinyerése

ai ATP kötéseiben

2 d b glicerln>aldehld>foszfát

>

-> g icerín sav -fo szíál -> p i r o s z d l ^

2

HrendwMés '- 0 - ©

ATP^AOP

ATP^AOf

? A 0 f-*2 A T P

45.1. A glü kolízis folyamata

0 A citrátkör (citromsavcíklus) Kellő oxigén jelenlétében (szén*dioxid-ve.sztés köz­ ben) a pirc)s/olí«av acdilcsopoiitá alakul, ame­ lyet egy koenzim-A molekula acelil-koenziin-A formájában szállít, és így kapcsolódik a citrátkörhöz (Szent-Györgyi-Krebs-ciklus; citi.szóniák. Az em ber összes sajátosságaiéit és tulaj­ d o n ság aiéit felelős genetikai inform ációk például 23 db krom oszóm ában találhatók m eg DN.S-ben kódolt for­ m ában. E nnek m egfelelően a testi .sejtjeinkben 4 6 db krom oszóm a található. V annak azonban olyan sejtek is, am elyek m inden krom oszóm ából csak egyet tartalm az­ nak. Ilyenek például az állatok vagy az em ber ivaisejtjei. Azok a sejtek, am elyek egyszeres krom oszóm asorozatot tartalm aznak, a h a p lo íd sejtek. K rom oszóm aszám uk n. 56.1. A Azok pedig, am elyek krom oszóm aszerelvénye két soro­ zatból áll. diploidok. A d íp lo íd sejtek krom oszóm aszám a 2n.

DNS kettes spirál

kroinoNZ(^Tia

krom oszóm a szerkezete

O A m itó z is és a m e ió zls ö ssze h a so n lítá sa A m itó z is során általában egy d ip lo kl ( 2tt) sejtből két lijahh diploUl s e jt keletkezik. így osztó­ dik például az em ber zigótája, és így osztódnak a testi sejtjei is. L ehet azonban az is, hogy a m itózis során egy haploid sejt osztó dik két újabb haploid sejtté. így osztódik például a m ohanövényke a fejlődése során. A m ásik osztódási típus a m eiózls. am elynek során egy diploid sejtb ő l négy haploid (n) utódsejt lesz. így keletkeznek például a növények spórái, az állatok és az em b er ivarsejtjei. A m itó z is (56.2. á h ra ) négy szakaszból áll. Az e in sz a k a sz h a n a sejtm ag előbb fonalgom bo­ lyaghoz válik hasonlóvá, m ajd fokozatosan elkülönülnek benne az egyes kromoszómák. A sejt két ellentétes csúcsi végén egy-egy fénylő pontként m egjelenik egy .sejtszervecske, a se jtk ö z ­ pont. K özöttük és a krom oszóm a befúzodései között m agoisófonalak alakulnak ki. M indegyik krom atidának saját m agorsófonala van. Ekkora m ár a m agháitya felszívódik. A k ö z é p sz a ­ k a s z b a n a krom oszóm ák a sejt közepénél vízszintesen, csillag alakban elrendeződnek, miközELŐSZAKASZ

S6.2. A mitózis vázlata

KOZÉPSZAKASZ

UTÓSZAKASZ

VÉGSZAKASZ

A SEJTANYAGCSERE. A SEJTOSZTÓDÁS ÉS A SEJTMÚKOOÉSEK VEZÉRLÉSE

57

ben a krom oszóm ák egyik krom utidájának a m agorsófonala az egyik, a m ásik krom atidájának a m agorsófonala az ellentétes póluson lév6 sejtközponthoz kapcsolódi k. Végül a krom oszó­ m a két krom atidája a befűzodésnél is elválik egym ástól. Az u tó sz a k a sz alatt az egykrom atidás utódkrom oszóm ák a sejt két ellentétes pólusa felé vándorolnak, m eil a m agorsófonalak fokozatosan megrövidülnek. A v égszakaszban a kromoszóm ák sejtm aggá tö m ő é in e k , m iköz­ ben a két utódsejt sejtháityája középtájon befűzódik és elkülönül egym ástól. A n ieió zis (57.i. ábra) két főszakaszból áll. am ely valójában két közvetlenül egym ást követő sejtosztódás, közöttük azonban D N S -m egkettőződés nincsen. A z e lső fő szak asz előszakaszában a m itózishoz hasonlóan kialakulnak a krom oszóm ák. E kkor azonban egy olyan jelenség is lezajlik, am ely a m itózisban nem. A hom ológ krom oszó­ m ák teljes hosszukban szorosan összetapadnak, és egyes krom oszóm aszakaszok k ic se ré lő d ­ h e tn e k egym ással. Ennek a genetikai változékonyság kialakításában van jelentősége, hiszen az anyai eredetű krom oszóm a és az apai eredetű krom oszóm ák genetikai inform ációi a kicse­ rélő d ést követően új kom binációban is m e^elen h etn ek . Az ezt követő középszakaszban ki­ alakul a m agorsó. a m agorsófonalak azonban nem az egyes krom atidákhoz. hanem a krom o­ szóm ákhoz kapcsolódnak. Ennek m egfelelően az utószakaszban nem a kiom atidák, hanem a kétkrom atidás, hom ológ krom oszóm ákból egy-egy vándorol a sejt kél pólusához. Az a p a i KUSO F O S Z A K A S /

ELŐT SZINTŰ k ö v etelm én y : © E itelm ezze a statisztikus m egközelítés, a valószínűség, az előfordulási gyakoriság fogalm ái. O Ism ertesse a p o p u láció je lle m z ő it (egyedszám , eg y ed su m ség , koreloszlás, térbeli eloszlás). © H ozza összefüggésbe az r- és a K -stratégia fogalmát a környezet állandóságával, az élő­ lén y élettartam ával és testnagyságával. M agyarázza ezeket grafik u s ábrán.

o A populáció A |>opijláció egy fajhoz tailozó egyedek tényleges szaporodási közössége. Másképpen fogalmaz­ va; az egyszen^e. egy időben, ugyanazon az élőhelyen élő, egy fajhoz taitozó egyedek Összessége. Jellem zői: az egyedek szám a, az egyed sűrűség (db/terület vagy térfogategység), az ivararány (hím : nőstény) és a koreloszlás.

A populációk genetikai jellemzői A p o p u lác ió g en etik ai jellem ző je azt jelenti, hogy e g y populációban - legalábbis elvben - m egvan a lehetőség arra, hogy bárm elyik hím egyed bárm elyik női egyeddel p árosod­ jon. A zaz biztosítva van a szabad génm ozgás v alam en n y i iv arérett eg y ed között. Ezen az alaptételen nyugszik a H a n ly-W eiiih erg szo h á fy. am ely az allélgyakoriság változását fogalm azza m eg az egym ást követő nem zedékekben. Éppen a szabad génm ozgásból követ­ kezik a szabály lényege: egy ideális populációban (azaz am elyben bárm elyik hím egyed bárm elyik nősténnyel párosodhat, nincs alléi

1

0.9

0.8

0.7

0.6

0.S

0.4

0.3

0.2

0.1

0

9 (3)

62.1. Agcnoiípusokclófo.dulási.különbözőallclgy;dioriságok esetén

A POPULÁCIÓ

63

ki- vagy beáram lás és nincs m utáció sem ) a vizsgált alfélok gyakorisáffa nem zedékről nem ze­ dékre á lla n d ó m arad. (62.1. ábra)

O A populáció korlátlan és korlátozott növekedési modellje Egy p opuláció m érete nem állandó, változását az egyedszám időegység alatti változásával fejezhetjük ki. M inden populáció i^ndelkezik egy |)otenciáIis szap o ro d ó k ép esség g el, am ely a populáció által elérh ető legnagyobb utódszám ot biztosítja abban az esetben, h a az utódok létrejöttét és fejlődését sem m ilyen külső vagy belső tényező nem zavarja. Ez az utódok utódjaira is vo­ natkozik. azok is m ind felnövekednek, és m axim ális utódszám ot produkálnak. Ilyen helyzet figyelhető m eg kezdetben m esterséges köm lm ények között például akkor, ha egy papucsállatka-populációt telepítünk egy egyéb élőlényeket nem taitalm azó tápoldatba. A z egyedszám m eredeken em elkedik, ennek m egfelelően a szaporodási görbe is m eredeken em elkedő, exponenciális. Term észetes körülm ények között hasonló folyam at zajlik le például egy po­ csolya benépesítésekor a kezdeti időszakban. A term észetben a potenciális szaporodóképességgel szem ben a populációk egyedszám át a re á lis sz a p o ro d ó k é p e ssé g ü k fogja m egszabni. A reális szaporodóképesség grafikus ábrá­ zolása esetén korlátolt növekedésű, logisztikus görbét kapunk (63.i.úi>r«i). Ez azt jelenti, hogy például egy pocsolya benépesedése esetén egy vizsgált populáció egyedszám ának növekedé.se lehet ugyan kezdetben m eredeken em elkedő, ham arosan azonban a növekedés ütem e c.sökken. majd a populáció beáll egy állandó egyedszám ra. A populáció ugyanis kim eríti a kör­ nyezete erőforrásait, m iközben az elpusztuló eg y ed ek szám a nő. A zaz a kezdetben m ere­ deken em elk ed ő görbe (potenciális szaporo­ dóképesség) fokozatosan közelíteni kezd egy oly an eg y ed szám h o z. am elyet a k ö rnyezet m ég „eltart” , egyensúlyban tud mcuadni a kör­ nyezetével (reális szaporodóképesség). A ki­ alakuló egyensúly dinamikusy m inden további egyedszám -növekedésre a populáció egyedszám -csökkenéssel válaszol. 63.1. A popuhtciók növekedési görbéi

Az eltartóképesség A populációk eg y ed szám a a születések szám ának m egfelelően növekedik, a halálozások kö­ vetkeztében pedig állandóan csökken. A két ellentétes folyam at eredm ényeképpen azonban a populációk m éretére az á tla g o s p o p u lá c ió n a g y sá g jellem ző, am ely m egfelel a környezet eltartóképessége (K ) által szabott feltételeknek. Egy adott tem let eg y vizsgált populációra vonatkoztatott eltailóképessége több tényezőtől függ. E gyrészt befolyásolják a fajon belüli, az eg y ed ek konkiirem'iaharcában\Q\QX\K\iQz6 tényezők. Ezek a rendelkezésre álló környezeti erőfo n áso k at: a tápanyagot, d fészkelóhelyekets a vadászterületeket, a píhválasztáshan jelen t­ kező vetélkedést stb. jelentik. M ásrészt az eltaitóképességet befolyásolják a populációk kö-

64

ÉLETKÖZÖSSÉGEK

zött fellépő kölcsönhatások is. így a p redáció (a term észetes ellenségek gyakorisága), a komm en za fista kapcsotatoks valam int az egym ást segítő form ák, a szim biózis (m u tu a tivu u s) kü­ lönböző lehetőségei (például a m egpoi zásban) is.

O A g ra d á c ió Egy p opuláció egyedszám ának növekedése a kőiül m ények kedvező alakulása esetén túlszaporodáshoz vezethet. Ez a g ra d á c ió jelen ­ sége. G radáció egyes algák váratlanul gyors elsz ap o ro d ása egy tóban, a lev éltetv ek tö ­ m eges fellépése vagy egy sáskajiíiás. Ilyenkor a populáció egyedszám ának változása - a poten ciális szaporodóképességben rejlő lehe­ tőség ek realizálódása következtében - kez­ detben korlátlan, exponenciális növekedést m utat. Ez az úgynevezett kitörési szakasz, am ely után rendszerint gyors összeom lás kö­ vetkezik be (6 4 .i.á i» i-a ). A populáció nagy halandóságát a táplálékhiány, a term észetes ellensé­ gek elszaporodása, valam int az utódok életképtelensége egyaránt okozhatja.

A b io ló g ia i védekezés A b io ló g iai védekezés az em ber szem pontjából kártevő növények és állatok pusztítása a ter­ m észetes ellenségeik ésszerű alkalm azásával. A biológiai védekezés széles skálán mozoghat. L egegyszerűbb form sás és rás, valamint a porló dolomiton való mí()kr()ssz(^zds és kerék/xímzós.

98.1. A szilikát sziklagyep (/l). a mészkő sziklagyep növénye: a deies csenkesz (C), a dolomit sziklagyep növénye; a ködvirág (C^

V

C^SVA

•

c7^*.\,, \i

' V -

• fU

: ''

100

A BIOSZFÉRA

1 9 . A bioszféra globális folyamatai KÖZÉPSZINTŰ k ö v etelm én y :

O É itelm ezze

a bioszférát ökoszisztém aként (Gaia).

© S oroljon fel és m agyarázzon el civilizációs ártalm akat (helytelen életm ód, kábítószer­ fogyasztás. túlzott gyógyszerfogyasztás, vegyszerek károsító h atásai). © T u d jo n példát m ondani a ten n észetes növény- és állatvilágot pusztító és védő em beri beavatkozásokra (pl. az esőerdők irtása, a m onokultúrák hatása, kőolajszennyezés, nem zeti parkok, nem zetközi egyezm ények). H ozzon példát hazai lehetőségeinkre é.s felelősségünkie (pl. vásárlási szokások). O T udja, hogy a globális problém ák között tiutjuk számon a népességiobbanást. a globális felm elegedést, a hulladékproblém át, a savasodást, a tengerek és óceánok, édesvizek pm blém áit, az ózonpajzs csökkenését. Ism ertesse, m iért lehetnek ezek ökológiai válság tényezői. © M agyarázza el, hogyan függ össze az ökológiai válság társadalm i és gazdasági kérdé­ sekkel. KMKI.T SZINTŰ k ö v etelm én y : © Ism ertesse a városok ökológiai hatásait. O Ism ertesse a közlekedés (úthálózat) ökológiai hatásait. © Tudja, hogy a mennyiségi növekedésnek a Földön anyagi és energetikai korlátai vannak. Ism ertesse a fenntartható fejlődés fogalm át.

O A G aia e lm é le t Az elm élet az egész F ö ld e t eg y etlen ö k o sz isz té m á n a k , más m egközelítésben egyetlen szer­ vezetnek tekinti. A Föld eszerint él, azaz a Föld az élő bolygó. A hogyan egy sejt. m ajd m a­ gasabb szerveződési szinten egy eg y ed az élet m egjelenési form ája, úgy m aga a bolygó is - a populációk és az életközösségekből szerveződve - él. A z elm élet nevét WHIiam G olding [viliem golding] világhírű angol író adta, az ókori görögök földistenéiől. Az elm élet m egalko­ tója Ja m e s L o v e h c k [dzsém sz lávlok] angol tudós, akihez csatlakozott Lynn M argulis [lin m iíigulis] is. A z elm élet hívei elsősorban Földünk m űködésének ö n s z a b á ly o z á sá b a n látják az elm élet bizonyítékát.

O A h e lyte le n é le tm ó d A h ely te le n életm ó d gyűjtőfogalom . S zám os oka és következm énye van. Egyik összetevője a hely telen táp lálk o zás. H azánkban átlagosan túl nagy az egy főre eső energiafelvétel, ráadá­ sul ennek m integy 40% -a zsírból .származik, m éghozzá állati eredetű zsírb ó l, am ely kedve­ zőtlenebb a növényi eredetű zsiradéknál. M agas a cnko/fogyasztás is (édességek, üdítőitalok), ugyanakkor kevés a fehérje- (tej, tejterm ék, hús) és a gyüm ölcsfogyasztás. Érthető, hogy ez

101

A BIOSZFÉRA GLOBÁLIS FOLYAMATAI

tú lsú ly h o z vezet. Az elhízás szám os betegség (m agas vérnyom ás, cukorbetegség, koszorúérrendellenességek stb.) oka lehet. M indehhez m ozg ásszeg én y é le tm ó d jáiu l. Pedig a m ozgás növeli szervezetünk ellenálló képességét és alkalm azkodóképességét, egyben csökkenti a civilizációs ártalm akból fakadó m egbetegedések kialakulásának valószínűségét.

K á b ító sze r-fo g ya sztá s M agyaroiszagon az utóbbi időben terjedt el Pszichikai Fizikai Anyag Hozzászokás a k á b ító s z e r e k eg y re nag y o b b a rán y ú fo­ függőség függőség gyasztása. Hazánk régebben a N yugat-Európa Morfin ++ +++ ++ + felé irányuló drogkereskedelem egyik átm enő + +++ ++ BarbiturátoK útvonalába esett, m a m ár azonban célország. +++ + Kokain A z o k a t az a n y a g o k at tek in tjü k k á b ító ­ szereknek. am elyek az id e g re n d s z e rre gya­ + ++ LSD korolt hatásuk által álmenetWeg kellem es köz­ + ++ Hasis é rze te t, h a llu cin á ció ka t, a va ló sá f;tó l való ++ Alkohol + ++ elszakadást, m ám oros állapotot ered m én yez­ ++ Nikotin + + nek. A kiváltott érzések utáni vágy teszi a sze­ rek ra b já v á a fo g y a sz tó k a t, é s ro n tja m eg 101.1. Drogok összehasonlítiisa függőség alapján idővel az egészségüket, és teszi tönkre egész életüket. A szer utáni vágy elhatalm asodhat, m inden m ást m egelőzhet, ekkor beszélünk füg­ gőségről. A függőség kialakulásának élettani és lelki alapja egyaránt van. (loi.i.áhno A kábítószerek között m egkülönböztetnek „kem ény" és „láf{y" drogokat. A kem ény dro­ gok közé tartozik a heroin, az ópium szárm azékok (például a m oifium ) vagy a crack, a lágyak közé sorolják a hasist, a m arihuánát és egyesek az LSD -t is. K étségtelen, hogy a lágy szerek esetén kisebb fokú a hozzászokás veszélye, egy ideig lassabban is növekszik a függőség kialakulása, és enyhébbek az elv o n ási tü n e te k is. A tapasztalat szerint azonban a lágy drog felől egyenes az út a kem ény drogok fogyasztása felé, ezért m egengedhetetlen, hogy valósággá váljon az a javaslat, am ely a lágy drogok engedélyezését vetette fel. A m ákgubóból, kokacserjéből vagy a vadkenderből előállított kábítószerek, az ópium , a ha­ sis, a kokain és a m arihuána, term észetes anyagok. A kokain és a hasis okozta d e líríu m olyan m értékű zavartsággal járh at, hogy feltétlenül orvosi kezelésre lehet szükség. V annak nagyon veszély es, hasonló hatású szintetikus (m esterségesen előállított) szerek is. ilyen például az úgynevezett „ cra vk '\ am ely a kokain szintetikus foimája. Nagyon erős hiánytüneteket kelt. ugyanakkor erősen oldja a szorongásokat és a gátlásokat is, a hozzászokottak agresszív cse­ lekm ényei egyre gyakoribbak. Az L S D olyan m értékben zavarja m eg a valóságérzetet, hogy az L SD -szedők gyakran valóban .,elszállnak” , például kiugranak az ablakon. A kábítószer-fogyasztás- és kereskedelem egyre nagyobb m értékben kötődik a diszkókhoz. Az utóbbi időben leginkább az ecstasy é s a sfyeed fogyas-ztása terjed ezeken a szórakozóhelyeken. -

-

-

0 Az e ső e rd ő k irtá s á n a k k ö ve tke zm é n ye i A tró p u s i eső erd ő k irtásáv a l kapcsolatban elsősorban azt szokták kiem elni, hogy ezzel pusz­ tul a „F öld tüdeje” . Egy-egy hatalm assá fejlődött fa igen jelentős m ennyiségű szén-dioxidot

102

A BIOSZFÉRA

von e l a levegőből, és cseréli azt a fotoszintézis során oxigénre. Ezzel egyidejűleg no a szerves anyagba épített napenergia m ennyisége. Ennek igen nagy jelentősége van. m ivel a trópusi esőerdők nettó j;zervesanyag-teim elése évente m integy 2.5 kg/m^. m íg például a hazai lom boserdőké 1.2 kg/m^. Ezeknek a területeknek a csök­ kenése az egész bioszféra ökológiai egyensúlyát veszé­ lyezteti. (Í02.l.áhra) A trópusi esőerdők iilásának további következményei is vannak. Közülük az egyik a víz köifor^á.sának zovara. Ennek az az oka, hogy az erd ő helyén tnegnő a lehullott csapadék elfolyásának m értéke a párolgás és a talajba tö rtén ő beszivárgás rovására. A trópusi esőerdők felett ugyanis a naponta lehulló csapadékm ennyi.ség túlnyom ó többsége (a K ongó-m edencében például a Va része) nem a ten g erek felől érk ező elp áro lg o tt vízből szárm azik, hanem a fák állal elpárologtatott vízből. E rdő hiányában a mai trópusi esőerdők helyén az évi csapadékm ennyiség 600 m m -re csökkenne le. M indez hatással van a folyók vízhozam ára is. Azokra a folyókra. am elyek környékéről az erd ő k et m ár k iirto tták , m a k atasztro fális m értékű árvizek és igen alacsony vízszintek ingadozása jellem ző. A z eid ő iitáso k helyén m egváltozik a íerm ő ía fa jszer­ kezete is. E gyrészt könnyen lem osódik (i02.2. ábra), m ás­ részt a z eső zések an n y ira kim ossák belőle a szerves anyagot és az ásványi sókat, hogy m ezőgazdasági m űve­ lésié alkalm atlan, tápanyagm entes, kérges tetejű váztala­ jo k m aradnak vissza.

102.1. Trópusi esőerdő

102.2. Talujcrózió egy meredek Ion u fák kivágúsiít követően

A m o n o k u ltú rá k hatása A m o n o k u ltú rá k ökológiai hatása kedvezőtlen. Azokon a területeken, ahol valaha az élővilág nagy diverzitású és nagy produktivitású term észetes társulásai éltek, ma g yak ran egyetlen faj nagy töm egű, hasonló genetikai állom ányú egyedei tenyésznek m ű tr á g y á z o ttp e r m e te ­ zett viszonyok között. Ez ökológiai szem pontból eg y en ­ súlyvesztést eredm ényez. Tovább súlyosbítja a helyzetet, hogy a hagyom ányos m űvelésű kisp aicellás gazdálko­ dást a h atalm as táblák váltják fel a m ezőgazdaság gépe­ sítése során (I02..V ábra). A korszenJsítés velejárója volt a m ezsgyék, szegélyek, cserjesövények, rézsűk kiirtása. Pedig azok szám talan gerinctelen és gerinces állatnak jelen tettek táplálkozó-, fészkelő- és búvóhelyet. Egyben

102.3. Monokultúrás inezőgitzdiiság

A BIOSZFÉRA GLOBÁLIS FOLYAMATAI

103

- ha részlegesen is — a kísparcellákat is bevonták a term észetes anyag- és energiaforga­ lom ba. A kispaicellák esetében nem volt szükség például perm etezésre, de a korszerű m ező­ gazdaság nagyüzem i term elése fokozott vegyszerhasználatra kényszeiül. Utóbbi m inden elő ­ vigyázatosság ellenére a nem m ezőgazdasági m űvelésű területeket is veszélyezteti, hiszen a m űtrágya bem osódik a talajba. így a csapadékvízzel sokfelé eljut, a perm etezőszereket pe­ dig széthordja a szél.

A kó'olajszennyezések h atásai A k ő o la j o k o z ta szen n y ezések a talajt és a term észetes vizeket egyaránt veszélyeztetik. A kőolaj a kilajha jutwd a talajszem cséket vékony, eltávolíthatatlan réteggel vonja be. E l­ zárja a levegőtől a talaj alsóbb rétegeit, m egakadályozva ezzel a talajban élő állatok, illetve a növények gyökereinek légzését. A vízh e kerü lő kőolaj biológiai k övetkezm ényei hasonlóak. A szen n y ezés közvetlen területein élő, helyüiő vagy lassú mozgá.sú édesvízi és tengeri állatok (szivacsok, csalánozók, puhatestűek) mefifulladnak. Ha partközeli .szakaszok szennyeződnek, elpusztulnak a régióhoz kötődő, ám élőhelyüket el nem hagyó halfajok is. Tengerek olajszennyeződése esetén fokozott veszélynek vannak kitéve a m adarak is. hiszen elvesztik táp lálék fo n ásu k at. a vízfelszínen húzó d ó olajfilm ragacsossá teszi tollazatukat, ezáltal röpképtelenné válnak. Fenyegeti őket a hullám zó vizek által szóródó olajperm et, a m entési m unkálatok adszorbens anyagai, a m eg­ növekedő nehézgépjárm ű-forgalom stb. G azdasági következm ényei is súlyosak, nem csak a m entés tetem es költségei, de a halászat vagy a vendéglátás lehetetlenné válása m iatt is.

országos jeieni6s6gú ttivódeimi torzet.

ienT«eMtv«d»knl*rtM

103.1. Magyitrorsziíg nemzeti p;irkjat

104

A BIOSZFÉRA

A n e m ze ti p arkok A n em zeti p a r k . m int fogalom , a term észetvédelm ileg védetté nyilvánítás egyik kategóriája. E gy nem zeti park a z a d o tt o rsz á g jelle g z e te s, term é sz e tk ö z e lí á lla p o tb a n lévő o ly an n a ­ g y o b b tá ja , ah o l a z o tt élő növény- é s á lla tfa jo k , a földfelszíni f o rm á k és ezek eg y ü ttese , tu d o m á n y o s és term é szeti é rté k sz e m p o n tjáb ó l különleges jelen tő ség ű . A nemzeti parkok­ ban íiaz róka lánc. M ivel az alm am oly her­ nyóját vagy a mezei pockot szám os m ás faj is elfogyaszthatja, a táplálékláncok a term észet­ ben a tá p lá lk o z á s i h á ló z a to k ( ii2.2.áhi-a) bo­ 112.1. Egy hiíiomtiigú láplálckhínc nyolult rendszerét képezik. E lső lánc.szeme azonban a legtöbb esetben egy autotróf szervezet. M ivel a N ap energiájának beépítésével szer­ vetlen anyagból képesek szerves vegyületek felépítésére, te rm e lő szervezeteknek nevezzük őket. A m ásodik láncszemtől következnek a fogyasztók. A növényevők az elsődleges fogyasz­ tók, a ragadozók m ásodlagos, hímiUKflagos vagy akár negyedleges fogyasztók is lehetnek. M ásodlagos fogyasztó például a növényevő rovarokkal táplálkozó kék cinke, harm adlagos pedig a kékcinkét zsákm ányoló karvaly. A táplálkozási hálózatok utolsó láncszem e m indig

112.2. Táplálkozási hálóziit

112.3. Az anyag- és energiuiírumhls a társulásokb;in

AZ ANYAGFORGALOM ÉS P d ENERGIAÁRAMLÁS

113

egy ragadozó, am ely csak fogyaszt, de őt m ár nem fogyasztják, ezért c s ú c s ra g a d o z ó n a k ne­ vezzük. A harm adik csoportot az elpusztult szervezetek anyagait hasznosító lehontók alkot­ ják . A lebontók lehetnek állatok (például a keselyűk, szám os bogárfaj), gom bák és bakté­ rium ok. A különböző táplálkozása élőlények a társulások tápláíkozósi szintjeit képezik. A táplálékláncok révén a társulásokbarfc a n y a g k ö rfo rg a lo m és e n e r g ia á ra m lá s valósul meg (112J HbrH). A növények által felvett szervetlen anyagokból a N ap fényenergiájának segítségé­ vel növényi szerves anyag lesz. A növények testanyagaik form ájában raktározzák a kémiai energiává átalakított napenergiát, am ely ilyen form ában biztosítja a fogyasztók szám iua a táp­ lálékot, és ezen keresztül az életm űködésükhöz szükséges energiát.

O A szén és az o xigé n kö rfo rg á sa A fotoszintetizálók a légköri és a vízben elnyelt szén-dioxidból s z é n h id rá to k a t állítanak elő, m elyek m ás szerves vegyületekké alakulnak. A növényi szerves anyagokhoz kötött szén egy része a heterotróf szervezetekben az energiaterm elő folyam atok során vízre és szén-dioxidra bom lik, majd légzéssel a környezetbejut vissza. A légkör sz é n -d ío x id ján ak legnagyobb része a talajban é lő m ik ro sz e rv e z e te k b o n tá si fo ly am ataib ó l szá rm a z ik . H a a lebom lás évm illió­ kon át oxigénm entes, a szerves m aradványokból kőolaj és szén keletkezik. Ezáltal a bennük tárolt szén hosszabb időre kiesik a köifoigalom ból. H a ezeket az anyagokat az e m b er a felszínre hozza és felhasznétlja, a felszabaduló szén-dioxid és szén-m onoxid újra visszajut a ciklusba. Esetenként a vulkáni m űködés is széngázokat juttat a légköi-be. A vizekben is lejátszódhat a szén egy időre történő kiválása. Ilyenkor a szén-dioxid kalcium -karbonátként halm ozódik fel, és m észkő keletkezik. A felszínie keiült mészkőből a savas víz vagy a növényi gyökerek savas váladéka szén-dioxidot szabadít fel, s a szén a körforgásba keilil. (ii.^.i.úbra)

113.1. A .szén köiforgásii

114

A BIOSZFÉRA

A z oxigén a légkörből kerül a v izekbe és a talajba. N élküle a m agasabb ren dű élő­ lények képtelenek lennének az életfo lyam a­ taikhoz szükséges energiái szerves anyagaik­ ból felszabadítani. Az élőlényeken kívül ma m ár je le n tő s m en n y iség ű oxig én t fo g y aszt az ipar. a m ezőgazdaság és a közlekedés is. U gyanakkor az oxigén visszapótlásának ki­ z á ró la g egyetlen fo rrá s a van, a fo to szin ­ tézis. (114.1.Hhra)

•űt. szerves anyag ■ BÍíf'íV.'rííw'«r=«s^-'■ '

iá

^

114.1. A z o x ig é n kötfoigiisij

A hum uszképződés lényege A z elfm szfitlr élóléuyek szerves anyagai a talajban elhom lanak, és h u m u sszá alak u ln ak . A hum uszképződés kiindulási nyersanyagát elsősorban növényi m aradványok szolgáltatják, főleg a nagy töm egben talajra hulló lom blevelek. A szerves anyagok lebom lásának sebessége függ a kém iai ö.sszetételüktől, a talaj állapotától, a benne élő szervezetektől. (A kevésbé „fejlett", a kiindulási kőzethez m ég hasonló talajban az élőlények kis szám a miatt lassúbb.) A végterm ék általában szén-dioxUl és víz. Az állandóan újra és újra felhalm ozódó szerves anyagnak m indig lesz egy adott lebom lási állapotban lévő, kolloid m éretű, felgyülemlett része, ez a hum usz. A hum usz sö tét színű, bonyolult összetételű kom plex anyaf>. K ém iailag a máliási folyam a­ tokkal szem ben viszonylag ellenálló ligninből, különböző máliási állapotban lévő cellulózból és cellulózszárm azékokból, fehérjékből, valam int ezekhez kapcsolódó szerves savakból áll.

A s zé n h id ro g é n - és a kőszénképződés okai Mai ism ereteink szerint a szénhidrogének szerves eredetűek. Ennek szám os bizonyítéka van. K özülük a legjelentősebb, hogy a kőolajban szám os szerves m aradvány figyelhető meg. első­ sorban algák, gom bák, baktérium ok és spórák m aradványai. K eletkezését - szerves anyagok­ ból oxigénm entes környezetben - baktérium ok indítják el. Eire az a bizonyíték, hogy a kőolaj­ ban, illetve a kőolajtaitalm ú vizes iszapokban találhatók olyan baktérium ok, am elyek .szerves anyagokból oxigént vonnak el. Ezek anaerob baktérium ok, és tevékenységükkel zsírsavakat állítanak elő saját m aguk szám áia. m iközben metán és etán keletkezik. A baktérium ok azo n ­ ban nem képesek a kőolajra jellem ző 5 -1 5 szénatom szám ú paraffinokat előállítani, ezért a baktérium ok lebontó m unkáját a továbbiakban kőzetek veszik át. A k őszén ugyancsak s z a v e s , növényi eredetű üledékes kőzet. Kiindulási anyagai a dús növényzetű m ocsarakban felhalm ozódó növényi mzó-'*i kapcsolat* rendszerei jelzik, mennyire egymásra utaltak az életközösség tagjai. Ha egy abiotikus tényező megváltozá-siíra a tennelőpopuláciö egyedsziima szokatlanul megnő, itz a fogyasztóiknak az egyedszám-növekedését is maga után vonja. (ll^Jáhru) A társulások állandóságát belső szabályo/.ottsHguk biztosítja. A társulások reagálnak az őket eil külső és belső hatásokra. Ezek a hatá­ sok r(Hlukliviíásiíak a csapadékhiány miatt a sivatagok (117.2. úhrH).

b io k é m ia i fo ly a m a to k

fényenergia

jh 6

ih6

hő

|k

g e o k é m ia i fo ly a m a to k

^^_^'**'****^fclhalmozódás szervetlen anyag 117.2. A z alacsony produktivitású sivatag

117.3. A biogcokéiniai anyagforgalom

/

t

118

A BIOSZFÉRA

Ökológiai produkció és energiapiramis A táiMulúsok iiyflt anyagi rcnds/tTek (117^. ábra), fényénél^ ezélt ii működésükhöz felhasznált energÍHt állan­ dóan pótolni kell. A z energiái a zöld növények (és kiMTíértékben egyes baktériumok) .Jiozzák hőenergia be” a társulásba ábrn). A zöld növények fcraaó cltM Icfc* proAiickS 100% színanyagaik segítségével képesek a napenergia TERMELŐK elnyelésére és hasznosításm'a. A napenergia így nettócU&flegcsprodokció42% mint kémiai energia, szerves vegyületek formá­ jában áll a társulás rendelkezésére. Az (ílialak, a növények vagy más állatok elfogyasztásával beunóelsAdkfc*pcodaköó16% jutnak ehhez hozzá. így a táplálkozási kapcsola­ F O G Y A SZT Ó K (Döváiycvők) tok a populáció minden tagját (akiu mint fogyasz­ nettócltű&fcs produkció7% tót, iikiír mint fogyasztottat) érintik. A tái'sulásokban az auu>lróf szervezetek külső Innö dsódl^e*produkció].8% energia segítségével szervetlen vegyületekből FOGYASZTÓK szerves vegyületeket állítanak elő, szerves vegyü(ragadozők és para»uUc) nettóelstfdl^espcodskdó03% leteket tennelnek. Szerves vegyületeket tennelnek azonban a növényevőky illetve a ragadozók is, hiszen testtömegük gyarapodik a táphÜékuk eifogyasztra> A felszaporodó vadállom ány főként a legelés és a ta p o sá s következtében válhat a növé­ nyek szám ára veszélyeztető tényezővé. A m uflon kedvelt csem egéje például a fokozottan védett, bennszülött m agyarföldi husáng. A m uflonállom ány felszaporodásának tudható be a husáng szinte teljes kipusztulása a Pilisről. A g y o m irtá s és a p erm etez és legkülönbözőbb m ódszerei nem szelektívek, nem kím élnek éltékes, védendő vagy védett fajokat senn. A korábban gyom növénynek szám ítók közül a ark«z4kt«ty«

Q lorMantvMaimiWCMt 124.1. Magyitrorsziíg nemzeti p;irkjat

A KÖRNYEZETI TÉNYEZŐK -fr ♦.

126

A KÖRNYEZETI TÉNYEZŐK

2 3 . A levegő KÖZÉPSZINTŰ k ö v etelm én y :

O

Ism erje a legfontosabb légszennyező anyagokat (CO . C O „ nitrogén-oxidok. ólom és ólom vegyületek, korom , por, halogénezett szénhidrogének), ezek eredetét és káiosító h a tá s a it.

o

Ism ertesse a savas eső okát és következm ényeit. Ism ertesse az üvegházhatást, a h ő ­ szennyezést. a lehetséges következm ényeket. Foglaljon állást a teendőkről.

© T u d ja, mi a teendő szm ogriadó esetén. KMKI.T SZINTŰ k ö v etelm én y : O T u d jo n a szennyezés csö k k en ését ösztönző főbb gazdasági és jo g i lehetőségekről (adók, tiltás, határérték, bírság, polgári per). Fogalm azza m eg vélem ényét ezek haté­ konyságáról. © M agyarázzon el kísérletet a környezetszennyezés káios hatásainak bizonyításáia.

O A ké n -díoxid A légkör gáz-halm azállapotú szennyező anyagai közül a k é n -d lo x id o t kell elsősorban ki­ em elni (S O ,). Kéntartalm ú tüzelőanyagok révén főleg m agas kéntailalm ú barnaszén, valamint kőolaj elégetése során keletkezik és keiül a levegőbe (i26.i.ábra). A növények leveleinek gáz­ cserenyílásain keresztül a sejtekbe ju t. é s a klorofill-m olekulákat elroncsolja. M ivel vízben jól oldódik, gyorsan kénessavvá (H^SO^) alakul, am ely egy erősen redukáló vegyület. Könnyen von el a környezetéből oxigént, ezért roncsoló hatású. O xidálódva kénsavvá alakul, így még veszélyesebbé válik. A lebegő .szilárd részecskékre adszorbeálódva vagy a csapadékcseppek-

.i A*'*' gázreakció a felhőkben

savas köd a fák felett

k^D'dióxid az erőművek ^ kéményéiből, M v a s e sS

elpusztított vízi élőlények 126.1. A kén-dioxid és nitrogén-oxidok kibocsútása

ta^j savanyodisa

A LEVEGŐ

127

ben o ldódva m int savas ülepedés ju t vissza a felszínre. S av as eső k én t á b ra ) közvetlenül is súlyosan károsítja az élővilágot és a z épületeket egyaránt. A vízbe kerülve vagy a talajra ju tv a hasonlóan kedvezőtlen hatású. A közép-európai erdoalkotó fák közül a lucfenyő és a kocsán y talan tölgy különösen éi'zékeny a savas ülepedésre.

A szé n -m o n o xid A szén -m o n o x id (CO ) a szén nem tökéletes égése során a nagyvárosokban a lakóházak kém é­ nyeiből, valam int a gépjárm űvek kipufogógázaival kerül a légkörbe. Ipartelepek környékén a kohók torokgázai, valam int fém öntödék lehetnek nagyobb m értékű szennyezők. A szén-monoxid azért veszélyes, m ert az em beri szervezetben hem oglobinhoz kötődve m egakadályozz^ annak oxigénfelvételét. Mivel a sűm sége a levegőnél kisebb, aránylag gyorsan a magasabb lég­ rétegekbe ju t. Ennek ellen éie a nagy autóforgalm ú utak m entén lefelé Irányuló légáram lás esetén kom oly veszélyforrássá válhat.

A s zé n -d io xid A légkoit>en a szén-dioxId 0.04 téifogat% -ban van jelen. A szén-dioxid-tartalom részben geo­ lógiai esem ények kapcsán kerül a légtérbe, részben pedig az élőlények légzési folyam atai során keletkezik. A z evolúció során a fotoszintetizáló szervezetek szén-dioxid-fogyasztá.sa és a légzés szén-dioxid-term elése a légkör szén-dioxid-szintjét is stabilizálta. Ezt az évm illiók során kialakult egyensúlyi állapotot bontotta m eg a z em ber az elm últ év ­ században. Részben a fosszilis energiahoidozók egyre növekvő felhasználásával, a fűtéssel, a gépjárm űvek általánossá válásával a lakott területekén rendkívüli m ódon m egnőtt a szén­ dioxid-kibocsátás m értéke. A ddig, am íg 1850-ben a levegő C 02-m ennyisége 0,0029‘/fc volt, ez napjainkra eléri a 0,04Ví)-ot, és 2020-ra 0,06% -ot is prognosztizálnak (127.2.á b ra). Ennek kö­ vetkeztében fokozódik az üvegházhatás, és a Föld globális felm elegedése átlagosan a 2 ®C-ot is elérheti. A szén-dioxid-koncentráció, elsősorban a talajszint közelében (pl. a közlekedés hatására nagyváiosokban) m agasabb koncentrációt is elérhet, hiszen a szén-dioxid a levegőnél n e­ h ezebb gáz - = 28 g/m ol; = 4 4 g/m ol). B elégzése során szaporább, nehéz légzés m pH 4.9

pH 4.7 pH 4.1

pH 4,5 pH 4.3

127.1. A z esők saviissága Európában

127.2. A CO,-koncentráció növekedése

128

A KÖRNYEZETI TÉNYEZŐK

ulakiil ki, m eit a m egnövekedett szén-dioxid-koncentráció ingerli a belégző központokat. Nagy koncentrációban hirtelen rosszulétet. m ajd fulladásos halált okoz.

N itro g é n -o x id o k A n itro g é n -o x id o k (nitrogén-m onoxid NO, nitrogén-dioxid N O j, dinitrogén-tetraoxid NjO^, d initrogén-pentaoxid N 2O 5, d in itrogén-oxid N jO ) a levegőben term észetes köiülm ények között nem fordulnak elő. T erm észetes úton az elem i nitrogén oxidációja során zivatarok villám lásainak hatására keletkeznek. M ivel azonban - közülük a dinitrogén-oxid kivételével - j ó l o ldódnak vízben (igaz, a nitrogén-m onoxid nem oldódik, de azonnal továbboxidálódik jó l o ld ó d ó nitrogén-dioxiddá). a csapadékkal a talajba is bem osódnak. Levegőbe az em ber mezőgazdasági tevékenysége (nitrogén-műtrágyáziís). valam int a gépjáim űforgalom (az üzem ­ anyag levegővel töiiénő elégése során rtitrogén-oxidok is keletkeznek) m iatt keiülhetnek. Kör­ nyezetszennyező hatása m iatt a dinitrogén-oxid a veszélyes, am ely nem kerül ki a légkörből, kb. 18 0 évig m arad aktív az atm oszféi ában. A dinitrogén-oxid ugyancsak felelős az üvegház­ hatásért. A nitrogén-oxidok közvetlen egészségkáiosító hatása a vér oxigénszállításának aka­ dály o zása (m eil kapcsolatba lépnek a hem oglobinnal), valam int az. ho»y a tüdőbe lélegezve salétrom savvá alakulnak, ezáltal tűdőödém át okoznak.

Ó lom é s ó io m v e g y ü le te k Az ó lo m nehézfém , ezért az ólom és a vegyületei is m érg ezlek. A z em beri szervezetbe ólom ­ gőzök. finom ólom por és egyes ólom vegyületek illékonysága által (például az ólm ozott ben­ zinben lévőólom -tétia-etil) Vagy vízoldékony vegyületeinek fom iiyában (például az ólom -nitrát [P b (N 0 3 >2] oldódik vízben) keiül. A szervezetből nehezen üiiil ki, felhalm ozódik benne. A felhalmozódott ólom mérgezést okoz, am ely a vörösvérsejfek káros(H/ásáhan, gyom or és bél­ görcsökben, izom fájdalom ban, általános gyengeségben és a szellem i képességek hanyatlásá­ ban jelen tk ezik .

K o ro m , por, pernye A kém iailag tiszta levegő gázelegy, tehát nem tartalm az szilárd lebegő részecskéket. A gya­ korlatban azonban m indig tartalm az több-kevesebb p o rt. p e rn y é t és k o rm o t. (i2x.i.«hni) A p o r term észetes úton vagy az em beri tevékenység hatására a légkörbe keiiilő szi­ lárd anyag. Pornak - általában - az 1 -500 m ikrom éter nagyságú lebegő részecskéket te­ kintik (ez az érték egyes országokban eltérő). A z I m ik ro m éter alatti szilárd részecskéket aeroszolnak nevezzük. Ezek kis töm egüknél fogva m ár B row n-féle m ozgást vég eznek, és gyakorlatilag nem vagy csak nagyon lassan ü le p ed n e k ki. E g é szség ü g y i szem p o n tb ó l

128.1. Légszennyezés

A LEVEGŐ

129

az 5 m ikiom éternél kisebb, úgynevezett le íx 'g ő p o r frakció az, am ely légzéssel a tüdőbe ke­ rülve k áio sító hatású. A k o ro m a por alsó m érettaitom ányaiba, vagy m ár az aeroszol m érettartom ányába eső m élyfekete víztaszító por, am ely a fosszilis tüzelőanyagok elégetése során, azok tökéletlen elég ése során keletkezik, a füst szilárd alkotórésze. M agas széntartaim a m ellett policiklusos arom ás szénhidrogéneket, ként. nitrogént és különböző rákkeltő anyagokat is tartalm azhat. A p e rn y e az éghetetlen anyagokat is tartalm azó tüzelőanyagok elégetése során vissza­ m aradd. de a füstgázokkal a levegőbe kerülő finom ham u. a lég k ö r porszennyezésének kom ponense. Fő alkotói különböző fém >oxidok és -szilikátok. Á ltalában a kém ényekből leválasztják, és cem entgyártásnál adalékanyagként, építőiparban falazóanyagként stb. újra­ hasznosítják. A szm og vagy füstköd akkor jö n létre, ha a szennyező anyagok valam ilyen oknál fogva feldúsulnak, és helyben m aradnak a talaj közelében lévő (0 -1 0 0 m éteres) jégrétegekben. Két típusa ism ert: a nálunk ősszel vagy télen, tailósan bonás, szélcsendes napok esetén kialakuló, redukáJó amelyet London-típusíi szmognak is neveznek. Összetevői a fűtésből és a köz­ lekedésből szárm azó füstgázok, kén-dioxid, por, korom stb. A z oxUiáíó vagy L ) s A ngeíestípusfi szm og (szokták fotokém iai szm ognak is nevezni, mert a fény hatására más, mérgező, rák k eltő vegyületek irányába tolódik el az összetétele) szélcsendes, m eleg nyári napokon ke­ letkezik, főleg nitrogén-oxidokat, különböző szénhidrogéneket, ózont tartalm az.

H a lo g é n e ze tt szé nh id rog é ne k K özülük a fre o n o k a legjelentősebbek. A freonok klór­ és flu o rtarlalm ú szén h id ro g én ek . K ém iailag kevésbé reakcióképes gázok, a m agas légkörben azonban az ózon­ p a jzs kú ro so d á sá t okozzák. M a első sorban ezeket a g á­ zokat teszik felelőssé az „ózonlyukak” m egjelenéséért. A z ózonpajzs károsodásának következtében jelentősen nőhet a földfelszínre érkező energiadú.>v, roncsoló és rák­ keltő hatású ultraibolya sugárzás m ennyisége. N apjainkra jelen tő sen csökkent a klór- és a fluortar­ talm ú szénhidrogének felhasználása. (I29.i.áhru)

129.1. A lógók a frconmcntcs hiiztjuliisi gé­ peket jelölik

O Az ü ve gh á zh atás A N apból érkező sugárzás egy része, a fénysugarak - ezeket képes a szem ünk érzékelni az üvegtáblán áthatolnak, ezért átlátszó az üveg. U gyancsak áthatolnak az üvegen a rövidebb hullám hosszúságú, de energiában gazdagabb nem látható sugarak, az ultraibolya sugarak is. A z üveg a nagyobb hullám hosszúságú hősugarakat is visszaveri. Az átjutott ultraibolya su­ garak at a talaj és a tárgyak részben hősugarak form ájában visszaverik, részben elnyelik, m ajd a z elnyelt energiát ugyancsak nagyobb hullám hosszúságú hősugarak form ájában kibo­ csátják. A z üvegtábla azonban „erről a z oldalról” sem engedi át a hősugarakat, visszatartja őket, ezért felm elegszik az üveg alatt lévő levegő. Ez az ü v e g h á z h a tá s jelensége. A z üveg h ez hasonlóan viselkedik a m agasabb légkörben felhalm ozódó szén-dioxid, víz­ gőz és m etán (i.MKi.Hhm).

130

A KÖRNYEZETI TÉNYEZŐK

Ha a Napból érkező sugárzás folyam atát nyom on követjük, azt tapasztaljuk, hogy a sugár­ zás egy reszet a légkör összetevői elnyeJik, egy részét áteresztiky és az eljut a földfelszínre, egy részét pedig visszaverik. A z ultraibolya sugárzás nagy részét a levegő felső rétegében lévő ó zo n nyeli el, egy része azonban e lju t a földfelszínre. A nagy hullám hosszú infravörös hosugarak sorsa is hasonló: a szén-dioxid és a vízgőz részben elnyeli, részben átereszti, rész­ ben visszaveri. A z elnyelt, különböző iiuilám hosszúságú sugarak azonban csak kism értékben em elik m eg a légkör hőm érsékletét. A légkörön áthaladó rövidebb hullám hosszúságú, de ener­ giában gazdagabb sugarak elérik a talajfelszínt, am ely elnyeli ezeket a sugarakat. Ezért a fel­ színi talajréteg felmelegedése m ár jelentősebb. Az így felmelegedett felszín azután kisebb m ér­ tékben közvetlen hőátadással, illetve hőelvezetés.sel, nagyobb m értékben viszont hosszú hullám ú láthatatlan hőkisugái'zás form ájában leadja a felvett energia nagy részét, am ely a fe­ lette elhelyezkedő levegőréteget felm elegíti. A talajfelszín hőkisugáizását a levegő vízgőzés szén-dioxid-tartalm a „erről az o ldalról is” elnyeli, illetve visszasugározza, tovább növel­ ve a légkör alsóbb rétegeinek hőm érsékletét. Ez a légkör üvegházhatása, am ely napjainkban az em elkedő légköri szén-dioxid-szinttel fokozódik, és a légkör átlaghőnnérsékletének em elke­ dését eredm ényezi. P rognózisok szerint a F ö ld globális felm elegedése átlagosan a 2 ®C-ot is elérheti. H atása­ ként a sarkvidékek jégtakarója jelen tő sen csökkenne, am ely a világtengerek szintjét akár egy m é ten e l is m egem elheti. Ha a felm elegedés olyan m értékűvé válna, hogy a sarkvidékek je g e teljesen elolvadna, ez 7 m éter tengerszint-em elkedést eredm ényezne (i.^i.i.ábra). Ennek belát­ hatatlan következm ényei lennének a tengerpaili országokra nézve. B ár a felm elegedések m értékét illetően a becslések eltérőek, a bekövetkező tengerszint-em elkedés szám os országban je le n tő s károkat okozna. M egváltoznának a nagy földi légmozgá.sok is, am elyek a vsapadékelo szlá sf befolyásolnák. Az éghajlatváltozás hazánkban a folyók vízhozam ának csökkené­ sével. a z ivóvízbázisok elapadásával, a jelenlegi m ezőgazdasági term elés lehetetlenné válásá­ val járn a.

■ fateloyeiés; üvegházhatás 46%

kisugárzás 23% 130.1. A légkör felmelegedését a földfelszín hosszúhullámú hŐkisugái2 ása eredményezi

A LEVEGŐ

131

A jégmennyiség változása az előző 20 év átlagához viszonyítva (% )

m £ -50

-2 5

25

250

131.1. A jég mennyiségének változilsii »iz ÉsziJci-siu kvidckcn. (Az ábnín látható fekete hiiti’uAonal a jégtitkaró átlagos kiteijedése szeptember hóniipbim.)

A hőszennyezés A különböző erőm űvek term észetes vízfolyásokba eresztett /«7/íTv/

O A g e n e tik a i kód á lta lá n o s é rvé n ye ssé g e A g e n e tik a i k ó d n a k öt fontos sajátossága van. E lőször is trip le t. ez a z t jelen ti, hogy három egym ást követő nukleinbázis jelen t („kódol” ) egy am inosavat. A kód vesszom entes, ami alatt azt értjük, hogy az egyes tnpleteket sem m i sem határolja el egym ástól, azaz ha egy nukleotidot találom ra kiválasztunk, arról nem lehet m egm ondani, hogy m elyik kód tag|a, annak hányadik

L án ck ezd és

a ríbos2óma kis alegysége

lán ctezd ő kodon

oG

TflT mRNS^

m

€9 o

r

ariboszóma felismeri azAUG kockXTt

a n tiko d o n

X

'^aktivált aminosav

L án cn ö v ek ed és

O MIM

O- -

étl(ezö aktiváii aminosav

L án czáró d ás

kis alegység

;opködön

mRNS

enzm

coo--® © G H 8® -C gZ H 'OOC— poíipepödlánc

148.1. A fehérjeszintézis Viízlutos menete

nagy alegység

A GENETIKA ALAPFOGALMAI

149

bázisa. A kód á lfed é sm e n te s, ami azt jelen ti, hogy m inden nukleotid csak egyetlen triplet ré­ sze. A kó d d e g e n e rá lt is. Ez a jelzfí a kodnak aira a tulajdonságái a utal. hogy több kódszónak is ugyanaz a jelentése, azaz több bázishárm as is ugyanazt az am inosavat kódolja. Ez a degeneráltság (ami „nem tö k életes”-et je le n t szó szerinti fordításban) nagyon is pozitív jelleg , ugyanis éppen a degeneráltság miatt egyes nukleotidok cseréje nem jái’ s.zük.ségszenií változás­ sal a fehérjeszintézisben, m eil lehetséges, hogy a változás m ásféle kódot eredm ényez ugyan, ám az új kód is ugyanazt az am inosavat jelenti. Feltűnő, hogy a leggyakrabban előforduló am inosavakat 4 - 6 kód is jelöli, a rítkábban előfordulókat pedig 1-2 jel. Végül a kód u n iv erzá­ lis, azaz egyetem es, az egész élővilágról nézve érvényes.

— A s e jta lk o tó k szerepe a fe h é rje s zin té z is b e n A fe h é rje s z in té z is színhelye a sejt cifoplazimíja, pontosabban a durva felszínű end/>plaZ' m a tih ts reríkulum (D ÉR ) felszínén lévő ribosz ó m á k . A z örökítőanyagról az inform ációt „kihozó” mRN.S a sejtmagban keletkezik („át­ írás” ). o n n an kerül ki a sejtplazm ába. E zután kapcsolódik a D ER-en lévő riboszóm ákhoz. A t-R N S-ek és az rRN.S-ek szintézise is a sejt­ m agban (sejtm agvacskában) zajlik (I49.i.áhr»).

képződő polipeptkl riboszőma

149.1. A riboszómúk az mRNS-cn

O Baktériumok felhasználása em beri fehérjék előállítására A baktériumokat géntechnológiai eljárásokkal lehel más clőlcny fehérjéjének előállításiira felhasz­ nálni. Az eljcírás lényege, hogy különböző mikroorganizmusok génállományába magasabb rendű élőlények (pl. ember) olyan génjeit ültetik be, amelyek v«ih«nilyen hasznos anyagot, például fehér­ jét termelnek. Ezáltal a „transzgénikus baktérium", megfelelő körülmények között, a kérdéses anyag termelőjévé válik. 1982-től a cukorbetegek számára nélkülözhetetlen inzulin is termeltethető transz­ génikus baktériumokkal. (149.2. ábra) A génbevitel rendszerint valamilyen hordozóval, úgynevezett vekiorral történik, amely leggy ^

Vi

■y

emberi sejt

^

emberi iimiiiatermeléséit felelős g6o

szétdanbolt

kronxazónu

J

V A V '"

“

baktérium

■

W , 9 . '^ ^

* pUanidokis abaktóriumosztódása

149.2. Az inzulin előállítása transzgénikus Uiktéiíumok segítségével

150

AZ ÖRÖKLŐDÉS

2 9 . A mutáció KÖZKI»SZlNTfj k ö v etelm én y :

O

H asonlítsa össze a m utációt és az ivaros szaporodást m int a genetikai változékonyság forrásait.

o

Ism ertesse a m utáció fogalm át, evolúciós szerepét és lehetséges hatásait (hátrányos, közöm bös, előnyös). Hozzon p éldát ezekre.

o

Ism ertessen példát az em beri népességben többféle génváltozat tartós jelenlétére.

O

H asonlítsa össze a m utagén hatásokat (kém iai és sugái'zó), hatásuk felism erésének problém áját, csökkentésük vagy kivédésük lehetőségeit. Tudja, h o g y a m utagén hatás és a rákkeltő (kaicinogén) hatás gyakran já r együtt.

© T u d ja, hogy a D ow n-szindróm a a krom oszóm ák szám beli rendellenessége. Ism ertesse kialakulásának kockázati tényezőit. EM KI.T SZINTŰ k ö v etelm én y : o

A kodon.szótár segítségével vezesse le különböző típusú pontm utációk következményeit a z am inosavsorrendben.

O Ism ertesse a sarlósejtes vérszegénység és az albinizm us genetikai hátterét, hatásait. © Ism ertesse a fenilketonúria öröklésm enetét, hatását, kezelésének m ódját (diéta). O H asonlítsa össze a gén-, a kromos.zóma- és a genom m utációkat (ploidiák) egym ással. T u d ja, hogy a k rom oszóm am utációk lehetnek szerkezetiek és szám beliek, hozzon ezekre példákat.

O A m u tá c ió n a k és az iv a ro s s za p o ro d á sn a k m in t a g e n e tik a i változé ko nyság fo rrá s á n a k ö sszehasonlítása Az ivaros szaporodásban m egjelenő g e n e tik a i v álto zék o n y ság alakulása, a rek o m b in á c ió n (lásd. 28. tém a) alapszik. Láttuk, hogy a rekom bináció során akár a kjom oszóm ák véletlen szétválása következtében, akár a gén- (nUél-) kicserélődés következtében növekedhet a gene­ tikai változékonyság. Ez a változékonyságnövekedés m indkét esetben egyedi szinten követ­ kezik be, hiszen új génváltozat nem jelenik m eg a folyam atok során, csupán a m eglévők kom ­ binálódnak új variációkban. A zaz, a populáció szintjén nem nőtt a változékonyság, nem nőtt a p opuláció alkalm azkodóképessége. (I46.i.áhra)

O A m u tá c ió A m u tá c ió hirtelen, újonnan m eg jelen ő ö röklődő genetikai változás. M ásképpen: a genetikai anyag m iuadandó megváltozása. Az elnevezés Hugó d e V/vV.v-től (ügó d ö vri] szái mazik, a századfordulón ő alkalm azta először a jelen ség elnevezésére. A m utáció szűkebben értelm ezve génen fyeliili változást ]e\Qx\Xy tágabb értelem ben azonban ide soroljuk a krom oszóm ák szintjén b ekövetkezett m egváltozásokat is. N em szám ít m utációnak azonban sem a genetikai hasadás.

A MUTÁCIÓ

151

sem a rekom bináció, am elyek során egyedi szinten ugyan új tulajdonságok jelenhetnek meg, ez azo n b an csupán a m ár m eglévő genetikai anyag átcsoportosulása következtében lép fel. M utációk a term észetben (íUaiuhkin keletkeznek. Ezek egy része súlyos áitalm akat, esetleg halált ok o z. Ilyen lehet például valam ely szerv toi-z fejlődése. M ás részük az adott környezeti feltételek között közöm bös, ilyen például az em beri hajszín egy új génx'áltozatának m egjele­ nése. T erm észetesen hasznos is lehet a populáció szám ára, például a hidegtűrés m egjelenése egy addig csak szűk tűrőképességű m elegkedvelő populációban növeli a populáció alkalm az­ kodóképességét.

O G é nválto za to k az e m b e ri népességben A z em b er esetében a testi tulajdonságok hi­ bátlan öröklődése sokszor kevésbé kerül elő­ térbe, m int a betegségek öröklődésének kér­ dése. A z em berek legfeljebb olyan jellegzetes testi tulajd o n ság o k öröklődésének kérdései iránt érdeklődnek, m int a szem - vagy a haj­ szín (isi.i.áhra). A Valóságban ezek a látszólag egyszerű testi tulajdonságok is igen bonyolult m ódon öröklődnek. A barna szem szín ugyan dom ináns a kék színnel szem ben, de kialaku­ lása (m int sok más em beri tulajdonság m egje­ lenése) m eglehetősen összetett. Ezt a jelleg et ugyani,sa m ennyiségi jellegekhez hasonlóan, nem c sak egy gén alléljei határozzák meg. ✓ így alakulhat ki az em beri szem színnek olyan sok különböző árnyalata. A testi jelleg ek közül az em beri vércso­ p orto k öröklődése fontos. Például az apasági perekben a vércsoport-öröklődés szabálysze­ rűségeit is figyelem be veszik a szakvélem ény 151.1. Néhány doinináns>recesszív módon öröklődd elkészítésekor. emberi jelleg: hajszín (/\), fülfonna (/í. (.’) A z /4Ö 0-vércsoportrendszerben eg y gén három változatával a M endel-szabályoknak m egfelelően öröklődik (151.2., i52.i.ái)ra). A három alléi a z i4, a és a 0. K özülük m indig kettő szám ára van hely a hom ológ krom oszóm apár két génhelyén. E kettő viszonya határozza m eg Fenotípus Genotípus a v ércso p o rto t. A h o m o zig ó ták b an u g y a n ­ abból a z alléiból kettő fordul elő, az vér­ AA vagy >10 csoportú em berben viszont az A - és a fí-allél B BB vagy BO e g y ará n t m egvan. Ez a két alléi egym ástól függetlenül együtt érvényesül. A z A - é s a BAB AB alléi viszont a 0-alléllel szem ben dom ináns, 0 00 így a Ö-vércsopoi1ú em ber genotípusa m indig h om ozigóta 00. 151.2./\//0-vcicsopoiiicndszcr

152

AZ ÖRÖKLŐDÉS

VÉRCSOPORTOK

/4-vércsoport GENOTÍPUSOK

UTÓDOK LEHETSÉGES

GENOTÍPUSA

AA

vagy

AO

>lfi*véíCS 0p0rt

0 -vércsoport

vagy

AB

00

BB

\ ®

®

AB

AO

BO

00

®

fi-vércsoport

80

\ ® ®

®® \ ® ® ® AO BO ® AO BO

®

AA

AB

AO

60

152.1. A z /\ü ? 0 -v é rc s o |)o iire n d s z e r ö rö k lő d é s e

O A m u ta g é n e k M u ta g é n iie k nevezünk m inden olyan Juiíásf és anyaf;oí, am ely egy s e jtb e n m u tá c ió t e r e d ­ m én y ezh et. A mutagének hatásáia bekövetkező mutációk az indukált mutációk. A mutagének m ás-m ás csoportokba sorolhatók. A fiz ik a i m u ta g é n e k különböző ionizáló sugchfajták, ilyen a röntgen-, a neutron- és a gammasugái'zás. A nem ionizáló hatású sugarak közül az ultra­ ibolya íiugái'zás is m utációs hatású. E zek a sugarak a DNS-m olekula egyes kötéseinek felszaka­ dását idézik elő. am ely a krom oszóm a eltöréséhez és ki om oszóm am utációhoz vezethet. A z is lehet, hogy nem közvetlenül a sugárzás, hanem a sugárzás hatására ionizálódó kémiai gyökök eredm ényeznek a krom oszóm a finom szerkezetében változást, és pontm utáció következik be. A m utagének másik nagy csoportját a kém iai an y ag o k képezik. M a mái’ több száz anyagról bizonyítottan tudjuk, hogy m utációs hatású. V alószínűnek látszik, hogy m inden olyan m érge­ ző anyag, amely nem bomlik le a sejtben, és kapcsolatba kemlhet a sejtm aggal, mutációs hatású. A vegyi m utagének közül különösen veszélyesek az úgynevezett a ik ile z ő anyagok. Ezek a D N S -m olekulába különböző szénatom szám ú alkilgyököket léptetnek be, m egváltoztatva ezzel a m olekula szerkezetét. V eszélyes m utagének a fenolszárm azékok, a bázikus festékek, a különböző perm etezőszerek stb. M utagén hatású szám os alkaloid is. A m u tá c ió k k ö v e tk ez m én y ei szám os esetben rá k o s s e jte k lehetnek. Ezért a m utagének többnyire rá kkeltő (karcinogén) hatásúak is.

ÜÜ ffi XH 13

14

XX

XX

19

20

IS

iíS

M

10

II

12

?Ü( 16

KK 17

HU 18

2i

22

152.2. Down-szindiómás gyennek és a szindróiTiiít okozó hibás kroinoszómaszeielvény rajza

A MUTÁCIÓ 1 5 3 6 A D o w n -kó r -

A D o w n -k ó r, m elyet m ong o lo id U iiotivnusnak is neveztek, eg y veleszületett kóros állapot. 5^/vym* szellem i vis.szamaradottsáf’g a l já r. (A betegség elnevezése az egyik jellem ző tünetre, a m ongolvágású szem re utal.) A beteg alapanyagcseréje csökkentett m értékű, ugyanakkor elhí­ zott, a belső elválasztású m irigyek rendellenes m űködése következtében. A szája általában nyitva van, a fogsora görbe és szabálytalan, a nyelve sokszor nem fér a szájába. A fülcim pái aprók, lenóttek, a nyaka rövid, széles. Lábai vaskosak. A rendellenesség oka a 21. krom o­ szóm a triszóm iája (kettő helyett három van). Előfordulási gyakorisága a 40 év felett szülő nők gyerm ekeinek esetében ugrásszem en m egnő. A rendellenesség m agzatvízből végzett vizsgá­ lattal a terhesség kezdeti stádium ában, m á r a 16. héten m egállapítható. s.i.Hi>ra) Ó Ü Ó □ ó ü A családfa az elődök ábrázolására szolgál. Jól leolvas­ 1. 2. 3. 4. 5. 6. ható róla egy. a családban jelenlévő veleszületett betegség vagy rendellenesség nem zedékről nem zedékre történő 168.1. E g y ö rö k lő d ő b eteg ség et hord o zó csalitd c.'^aliídfája megjelenése. Elem zésével következtetni lehet a betegség öröklődési módjái’a, aira, hogy dom inánsan vagy recesszíven öröklődik-e, nemhez kapcsolt-e, stb. A családfát nem zetközileg rögzített elvek szerint rajzolják meg. A férfiakat négyzet, a n ő ­ ket kör szim bolizálja. A házastársakat vízszintes vonal köti össze. A gyerm ekeket a házastár­ sakat összekötő vonalból ágaztatják ki. A z esetleges vén okoni kapcsolatokat dupla vonal jelzi. A beteg szem élyek szim bólum át besötétítik, a hordozókat félig sötétítik be. M indezt tanulm á­ nyozhatjuk az ábrán, am ely az európai uralkodóházakban a vérzékenység elterjedését m utatja ( 16 7 .2 .á b ra ). M ivel A lbeit egészséges volt. V iktória királynő feltételezhetően hordozó volt, hi­ szen fiuk, Lipót véi’zékeny lett. H ordozónak bizonyult két leányuk, A liz és B eatrix is.

O A g é n ka p cso ltsá g M endel feltételezte, hogy m inden tulajdonság egym ástól fü g g e tle n ü l öröklődik. M a már tudjuk, hogy ez nem így van, egym ástól függetlenül csak a különböző krom oszóm ákon lévő gének öröklődnek. Az evetm u slk á n a k például m integy 1000 génje van. de csak 4 krom oszóm apárja. vagyis átlagosan 250 g én p ár van egy-egy hom ológ krom oszóm apárban. Ezek a gének elvileg egym áshoz k ap c so lta n ö rö k lő d n ek , hiszen ugyanabban a kromoszóm apárban találh ató k . A z egy krom oszóm ában ö rö k lő d ő gének összessége a k a p c s o ló d á si csojK>rt (lin k ag e). A gének kapcsolódási csoportba töm öiülése látszólag az egyedi változatosság ellen hat, hiszen csökkenti a változatos eg y edek kialakulásának valószínűségét. Van azonban egy folyam at, am ely a krom oszóm ák kiaU kulásának ellenére is m érhetetlenül nagy genetikai változatosságot okoz. ez a g enetikai rekomhimU ió. A m eiózis során terem tődik m eg ennek a lehetősége, és az utódegyedekben realizálódik a hatása.

G é n kö lcsö n h a tá so k L ehetséges, hogy két gén kifejeződé.se között sem m iféle kölcsönhatás nincs. M ás esetekben viszont szó/fios kölcsönhatás is létrejöhet a pétiek között. A gének m űködésük során hatást gyakorolnak egym ásra, és ennek eredm ényeképpen jö n létre a fenotípus. A legegyszerűbb köicsönhatásos esetekben a k é t gén e g y ü ttm ű k ö d ik . Ilyen öröklődés jellem ző a h ázi tyúk taréjának kialakulására is. Ha /?- és B -ollél is je le n van, az egyedben dió taréj jö n létre, vagyis ez az R R B B . RrBB, RR B h, R rB h genotípusok esetén alakul ki.

A MINŐSÉGUELLEGEK ÖRÖKLŐDÉSE

H a viszont a genotípus rrB B vagy vrBh, ak­ kor b orsótaiéj jö n létre. R R hh és R rhh geno­ típus esetén pedig rózsataréj. Végül a z rrhh genotípus fűrészes taréjt alakít ki. Elvégezzük a 169. í. ábrán látható keresztezést. A m áso­ dik utodnem zedékben a jelleg hasadási ará­ nya 9 :3 :3 :l, am i ugyanaz, m int M endel dihibrid keresztezésében az F 2 hasadási aránya, csakhogy itt nem két tulajdoiisóg öröklődésé’ nek nég yféle kom binációja jö tt létre, hanem ugy an azo n tu lajd o n ság négyféle v áltozata, am ely ek et azonban nem egy gén 4 ailéije, hanem 2 gén 2-2 allélje hozott létre (I69.i.ái)ni). Ha a tulajdonság kialakításában két gén vesz részt, akkor előfordul, hogy az egyik gén e ln y o m ja , vagy elleplezi a m á s ik gén m ű k ö d é s é t. E zt a h atást e p is z ta tík u s n a k . az eln y o m ó gént pedig ep isz ta tik u s g én n ek nevezik. Az elnyom ó hatás a klasszikus mendeli d ih ib rid hasadási arány (9:3:3:J) k ülön­ böző m ó d o su lá sa it eiedm ényezi. Ha például az A -g én eln y o m ja a B-f^én hutását, akkor d o m in á n s e p is z tá z is ró l b e­ szélünk. A hasadási arány I2 :3 :I-re változik. Ilyen hasadás jö n létre a lovak szórzetszinének öröklődése során. A recesszív e p isz tá z is esetén a -a lfél ho­ m ozigóta állapotban elnyom ja B-allél hatását. A h asad ási arán y 9:3:4-vc válto zik . Ilyen örö k lő d ést m utat az egerek szőrzetszíne. K ét gén h a tá s a ö sszeg ző d h et a fenotípus kiala­ kításában. E kkor a hasadási aián y 9:6:1 stb.

rózsátaréj

€

borsótáréj

RRbb

rr8B

díótar^j

díótaréj

169

RRBB

% > RRBb

%

€

RRBb % RrBB

..

r8

RrBb

RrBb

RRbb

RrBb

Rrbb

* RrBb

\ rrBB

^ rrBb

rrBb

r

Rrbb

€

rrbb

-nemzedékben

% «

díótaréj

9

♦

RrBB

fenotípusok aránya az

♦

rb

rS

♦ «

rb

RrBb

borsótaréj

:

3

r

rózsataréj fúrészes taréj

:

3

:

1

169.1. A tyúkok t4-aíiél homozigóta állapotban elnyon^a &-allél hatását).

9: 3: 4

Két gén hatása összegződik (mindkét domináns alléi önmagában ugyanazt a fenotipust eredményezi).

9: 6: 1

Kettős dominancia (mindkét gén domináns allélie ugyanazt a fenotipust eredményezi).

15:1

Kettős recesszivitás

9:7

(mindkét gén honY)Zigöta recesszív alakban ugyanazt a fenotipust eredményezi).

Oomináns-recessziv génkölcsónhatás (az egyik domináns alléi ugyanazt a fenotipust alakítja ki, mint a birecessziv allélpár).

9: 3: 4

Domináns é s recesszív epísztázis (a két domináns allét együtt és az egyik domináns alléi önmagában ugyanazt a fenotipust ered ményezi, mint a birecessziv).

13:3

Konkuráló gének (a két domináns ailél együtt ugyanazt a fenotipust eredményezi, mint a birecessziv).

10:3:3

172.2. A dihibi id öröklésmenetekben az alléink egymásra gyakorolt hatásai és a má . A z em b erszab ású m ajm ok é s az e m b e r k ro m o s z ó m á ik szám ában alig különböznek. Az em berszabású m ajm oknak 24 pár krom o­ szóm ájuk van. felépítésük egyébként a z em ­ ber 23 pár krom oszóm ájához nagyon hasonló. Az em berszabású majmok vérében ugyanazo­ kat a vércsoportanyagokat találjuk m eg. am e­ lyek a z em b er v éréb en is m eg találh ató k . A z eg y es v é rc so p o rta n y a g o k fajonkénti el­ o szlása viszont különböző. (A csim pánzban csak a í) és az A. a gorillában ugyancsak a 0 és az A, az orangutánban pedig a z A , a B és az A B van meg.)

4 0 0 -5 0 0 cm^

1 3 5 0 -1 4 5 0 cm^

fé lig felegyencNcdett testtailás

egyenes testtartíLs

fogóhib

ÚIMláb

204.1. A csimpánz cs uz cinbcr (cstfelcpítéscnek összchasotilításii

AZ EMBER EVOLÚCIÓJA

205

O Egy koponya re k o n s tru k c ió ja tö re d é k b ő l E gy k o p o n y a tö re d é k é b ő l is (szeien csés esetben) rekonstnaálható a teljes koponya, sót a fej form ája, alakja is. A koponyának ugyanis szám os a n tro p o ló g ia i m éro |> o n tja van, az agyko­ ponyán 10 alapvető, az arckoponyán 7 1 alapvető m éropont található. E zek szim m etriaviszo­ nyai, egym áshoz viszonyított helyzete, m érete, iuányai stb. a szakem beiek szám ára lehetőséget terem tenek a k o p o n y a re k o n s tr u á lá s á r a . Például a koponya felületéből, az izm ok tapadási helyéből, az izm ok elhelyezkedése, erőssége ugyancsak rekonstruálható.

O Az e m b e ri nag yra sszok Az eltérő környezeti viszonyok m iatt a z egységes Hom o sapiens fajon belül csopoitok. nagyrasszok jö tte k létre. A z e u ro p id nagyrassz m integy 5 0 0 éve intenzíven teljed a z egész Földön. Többféle típusa (északi, m editer­ rán. alp i, dinári stb.) E urópa, E szakkelet-A m erika. ElőÁ zsia, a K özel-K elet (Irán. A fganisztán stb.) és India terü le té n él a legnagyobb .számban. K özép-A zsiában a m ongolid. Afrikában a negrid felé átm eneti típusok ala­ kultak ki. V ilágos színkom plexió (alig pigm entált bőr, szőkésbarna haj stb.). dús testszőrzet {szakáll, bajusz), egy en es haj jellem zi. A m o n g o lid nagyrassz alc.sopoiljai (turkok, m ongolók, tibetiek, m alájok stb.) K elet-A zsiában élnek. K özé­ 205.1. Embcrfajli'ik: europid (/\). mongolid jü k taito zn ak az e.szkimók és az amei ikai indiánok is. {B). negrid (O. veddo-iiuszlralid (/)) E rő seb b pigm entáltság (sárgás, b arn ás bőrszín), sötét és eg y en es haj, illetve gyengébb testszőrzet jellem ző rájuk. .íellegzetességük a szem zugban kialakuló m ongolredő. A n e g rid nagyrassz egyedei A frikában a Szaharától. Szomáliától és Etiópiától délre élnek. S okféle csoportjuk van: a nilóták (ashanti, hausa, ibo .stb.), a bantuk (lam ba. tutsi. luba stb.), a pigm eusok és a khoisanok (busm anok, hottentották). Sötét bőrszín, fekete, göndör haj, csek ély testszőrzet jellem ző rájuk. A z a u s z tra lid o k o n (H om o sapiens australasicus) kívül az észak-japáni ainuk, az indiai és Srí L anka-i veddák is ősi kaukazoid csoportok. H asonlóak a m elanéziaiak (U j-G uinea, F idzsi-szigetek), a „negritók” (F ülöp-szigetek. M alajzia stb.) és a polinézek (H aw aii, UjZ éland, Szam oa stb.) is. Utóbbiakon a nnongoloid hatás is észrevehető. B őiük sötét, testszői-zetük d ú s. hajuk göndör, .sötét. (205.i.ái>ra)

O A korai emberfélék evolúciója A twinUTsök evolúciója mintegy 70 milliö évvel ezelőtt vehette kezdetét, és mai ismereteink alapján iini (kromanyoní) embernek (2073. ábra) nevezzük. A crő-magnoni típusú emberek utódai jelentős kulturális fej­ lődés után mintegy 12 ezer évvel ezelőtt alakították ki az első mezőgazdasági tevékenységre épülő településeiket a Perzsaöböl mentén, a Földközi-tenger vidékén, Kelet-Afrlkában a Nílus völgyében, de Új-Guineában és sok más helyen is.

207

207.1. A „felegyenesedett ember” (Hotno erectus)

207.2. A Nciinder-völgyi ember

207.3. A bölcseinber crő-magnoni típusa

Kiadja a Moz^úk Kiadó, 6723 Szeged, Debreceni w. 3/B. • Telefon: (62) 470»I0I, 554*664 Drótposta: kÍado@inozaÍk.info.hu • Honlap: www.inozaik.ínfo.hu • Felelős kiadó: Töiök Zoltiín Készült a Dürer Nyomda Kfl.*bcn, Gyulán • Felelős vezető: Kovács János Terjedelem: 18,98 (A/5) nyomdai ív • 2012. június ♦ Tömeg: 380 g • Riiktiüi sziún: MS-3156