В этой статье мы расскажем о школьном предмете биология, также поговорим о конкретном учебнике и об ответах к нему. Биология естественная наука базирующая на сборе данных о природе и человеке. Ее интересуют прежде всего все живые существа, начиная от флоры и фауны и заканчивая как мы уже сказали человеком.
В целом все знания и опыт в этой науке являются базовыми для многих профессий, будь то агрономы, медики, ветеринары... Поэтому особое внимание следует уделить внимание на биологию тем, кто собрался связать свою судьбу с этими или смежными профессиями.
Мы же в этой статье поговорим о учебнике по биологии 9 класс (Линия Жизни) Пасечник, точнее о ГДЗ к нему. Давайте как раз знакомиться с содержимым нашей статьи.
Ответы используем для сверки, в крайних случаях для списывания. Однако второй вариант не рекомендуется, если вам нужны знания или хотя бы списывайте осознанно!
ГДЗ ответы для учебника по биологии 9 класс (Линия Жизни) Пасечник
Кликаем по вкладкам и смотрим ответы по параграфам.
§1 Биология как наука
-
§1. Вспомните. Номер №1
Что изучает биология? Какие биологические науки вам известны?
Решение
Биология — наука о живых существах и их взаимодействии со средой обитания. В настоящее время разделы биологии:
• Ботаника (растения).
• Зоология (животные).
• Микробиология (микроорганизмы).
• Микология (грибы).
• Систематика.
• Биохимия (химический состав живой материи и химические процессы в ней).
• Цитология (клетка).
• Гистология (ткани).
• Анатомия (внутреннее строение животного организма).
• Физиология (процессы жизнедеятельности животного организма).
• Эмбриология (индивидуальное развитие животного организма).
• Этология (поведение животного).
Номер №2
Что такое жизнь и какие свойства живого вам известны?
Решение
Жизнь — это способ существования белковых тел и нуклеиновых кислот, существенным моментом которой является постоянный обмен веществ с окружающей средой, причем с прекращением этого обмена прекращается и жизнь.
Основные свойства живого:
• Обмен веществ и энергией.
• Питание.
• Выделение.
• Дыхание.
• Рост и развитие.
• Раздражимость.
• Способность к движению.
• Способность к размножению.
• Саморегуляция.
Вопросы. Номер №1
Каковы основные характеристики науки?
Решение
Наука — одна из сфер человеческой деятельности, цель которой состоит в изучении и познании окружающего мира.
Для научного познания необходим выбор определённых объектов исследования, проблем и методов их изучения. Главная задача науки — построение системы достоверного знания, основанного на фактах и обобщениях, которые можно подтвердить или опровергнуть. Научные знания постоянно берутся под сомнение и принимаются лишь при достаточных доказательствах.
Номер №2
Каково значение биологии для понимания научной картины мира?
Решение
С развитием цивилизации человек смог позволить себе такую роскошь, как занятие наукой в познавательных целях. Постепенно сложилась целая система наук, среди которых биология занимает особое положение. Сейчас биологические знания используются во всех сферах человеческой деятельности: в промышленности и сельском хозяйстве, медицине и энергетике и др.
Номер №3
Какие направления в развитии биологии вы можете выделить?
Решение
В настоящее время в биологии условно можно выделить три направления:
1. Первое направление — это классическая биология. Её представляют учёные−натуралисты, изучающие многообразие живой природы.
2. Второе направление — эволюционная биология, которая ищет ответы на сложные вопросы, связанные с гипотезами возникновения жизни на Земле, с причинами изменения видового состава, а также с теорией антропогенеза.
3. Третье направление — физико−химическая биология. Это быстро развивающееся направление биологии, важное в теоретическом и практическом отношении, включает биохимию, молекулярную биологию и т.п.
Номер №4
Почему очень сложно дать определение понятию «жизнь»?
Решение
Живые организмы обладают определёнными свойствами: движением, обменом веществ, ростом, развитием, самовоспроизведением, саморегуляцией и др. Сложно дать определение понятию «жизнь», потому что среди этих признаков нет ни одного такого, который был бы присущ только живому. Например, кристаллы в насыщенном растворе соли могут расти. Однако этот рост не имеет тех качественных и количественных параметров, которые присущи росту живого. Для горящей свечи тоже характерны процессы обмена веществ и превращения энергии, но она не способна к саморегуляции и самовоспроизведению. Следовательно, все перечисленные выше свойства в своей совокупности характерны только для живых организмов.
Задания. Номер №1
Проведите сравнительный анализ процессов роста, размножения и обмена веществ вне живой природе и у живых организмов.
РешениеПроцесс Неживая природа Живые организмы Рост Кристаллы в насыщенном растворе соли могут расти за счет физических законов. Однако этот рост не имеет тех качественных и количественных параметров, которые присущи росту живого Происходит за счет митотических делений, включающих в себя удвоение молекул ДНК и синтеза белков Размножение Как такового нет. Примером может служить выветривание камней, разделение их надвое. Процесс при котором организмы получают либо идентичные организмы, либо организмы с набором других признаков (оплодотворение, мейотическое деление, процесс конъюгации у инфузорий) Обмен веществ Для горящей свечи тоже характерны процессы обмена веществ и превращения энергии, но она не способна к саморегуляции и самовоспроизведению. Обмен веществ подразделяется на пластический и энергетический. В процессе энергетического расщепляются и окисляются сложные органические вещества до простых, выделяется энергия. В процессе пластического обмена идет образование сложных органических веществ из простых, протекающее с использованием энергии. Номер №2
Постройте схему, показывающую место биологии в системе наук.
Решение
Подумайте. Номер №1
Какие направления развития биологической науки наиболее актуальны в настоящее время? Какие из них будут активно развиваться и почему?
Решение
В настоящее время более актуальными являются разделы биологии, связанные с человеком (анатомия, физиология, биохимия, генная инженерия, трансплантология).
Та же генетика будет развиваться, так как благодаря ей можно выяснить возможность генетической мутации у потомства и в будущем предотвратить эту мутацию, вывести здоровое потомство. §2 Методы биологических исследований
-
§2. Вспомните. Номер №1
Чем наука отличается от религии и искусства?
Решение
Наука − особый вид познавательной деятельности, направленный на выработку объективных, системно организованных и обоснованных знаний о мире. Наука верит только точным доказанным фактам. В случае религии и искусства факты не доказываются. Религия и исскусство есть выражение духовной части человека, его психики.
Номер №2
Какова основная цель науки?
Решение
Целью науки является получение знаний о субъективном и объективном мире.
Номер №3
Какие научные методы исследования вы знаете?
Решение
Основными методами исследования, используемыми в биологических науках, являются описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный.
Вопросы. Номер №1
Что такое научный метод? Какие методы научного исследования вам известны? Какие из них применяют в биологии? Приведите примеры.
Решение
Научный метод (греч. methodos — путь исследования) — это совокупность приёмов и операций, используемых при построении системы научных знаний. Основными методами исследования, используемыми в биологических науках, являются описательный, сравнительный, исторический и экспериментальный. Вся история развития биологии наглядно свидетельствует о том, что эта наука определялась разработкой и применением новых методов исследования. Благодаря появлению в XX в. новых приборов для проведения биологических исследований ведущим в биологии стал экспериментальный метод.
Номер №2
Каково значение биологии для понимания научной картины мира?
Решение
Биология вносит существенный вклад в понимание человеком научной картины мира, основанной на систематизации установленных в ходе научных исследований научных фактов и их обобщении до уровня теорий, правил и законов.
Номер №3
Каково значение биологической науки в деятельности человека? Ответ подтвердите конкретными примерами.
Решение
Применение адекватных современных методов научного исследования коренным образом преобразило биологию, расширило её познавательные возможности и открыло новые пути для использования биологических знаний во всех сферах человеческой деятельности. Благодаря достижениям биологии промышленным путём получают медицинские препараты, витамины, биологически активные вещества. Открытия, сделанные в генетике, анатомии, физиологии и биохимии, позволяют поставить больному человеку правильный диагноз и выработать эффективные пути лечения и профилактикиразличных болезней, в том числе и тех, которые раньше считались неизлечимыми.
Используя знания законов наследственности и изменчивости, учёные−селекционеры получают новые высокопродуктивные породы домашних животных и сорта культурных растений. На основе изучения взаимоотношений между организмами созданы биологические методы борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур. Изучение строения и принципов работы различных систем живых организмов помогло найти оригинальные решения в технике и строительстве.
Задания. Номер №1
Используя рекомендации на с. 11, подготовьте сообщение на одну из следующих тем:
1. Роль биологии в современном обществе.
Решение
Роль биологии в современной действительности переоценить трудно, ведь она подробно изучает жизнь человека во всех ее проявлениях. В настоящее время эта наука объединяет такие важные понятия, как эволюция, клеточная теория, генетика, гомеостаз и энергия.
Роль биологии в современном обществе, а особенно в медицине, бесценна. Именно с ее помощью были найдены способы лечения бактериологических и быстро распространяющихся вирусных заболеваний.
Каждый раз, когда мы задумываемся над вопросом о том, какова роль биологии в современном обществе, вспоминаем, что именно благодаря героизму медиков−биологов исчезли с планеты Земля очаги страшных эпидемий: чумы, холеры, брюшного тифа, сибирской язвы, оспы и других не менее опасных для жизни человека заболеваний. Можно смело утверждать, опираясь на факты, что роль биологии в современном обществе растет непрерывно. Невозможно себе представить современную жизнь без селекции, генетических исследований, производства новых продуктов питания, а также экологичных источников энергии.
Основное значение биологии состоит в том, что она представляет собой фундамент и теоретическую базу для многих перспективных наук, например, таких как, генетическая инженерия и бионика. Ей принадлежит великое открытие – расшифровка генома человека. Такое направление, как биотехнология, было также создано на основе знаний, объединенных в биологии. В настоящее время именно такого характера технологии позволяют создавать безопасные лекарства для профилактики и лечения, которое не наносит вреда организму. В результате удается увеличить не только продолжительность жизни, но и ее качество.
Номер №2
Используя рекомендации на с. 11, подготовьте сообщение на одну из следующих тем:
2. Роль биологии в космических исследованиях.
Решение
Роль биологии в исследовании космоса очень значительна. Основной задачей исследований в области космической биологии и медицины является разработка средств и методов жизнеобеспечения, сохранения здоровья и работоспособности членов экипажей космических кораблей и станций в полетах различной продолжительности и степени сложности. Космическая биология и медицина неразрывно связана с космонавтикой, астрономией, астрофизикой, геофизикой, биологией, авиационной медициной и многими другими науками.
Достижения в области космической биологии и медицины во многом предопределили успехи в развитии пилотируемой космонавтики.
В успешном развитии космической биологии и медицины большую роль играет участие в космических полетах врачей−исследователей. Они проводят сложные медико−биологические исследования, строго контролируют состояние здоровья космонавтов и своевременно принимают меры по профилактике и лечению заболеваний, что приобретает особое значение в длительных космических полетах. В связи с созданием орбитальных медико−биологических лабораторий планируется расширить участие врачей в космических полетах и привлечь биологов различных специальностей для проведения в космосе экспериментов на животных и растительных организмах.
Успешно развивается и такое направление космической биологии и медицины, как экзобиология, изучающая наличие, распространение, особенности и эволюцию живой материи во Вселенной. На основании наземных модельных экспериментов и исследований в космосе получены данные, свидетельствующие о теоретической возможности существования органической материи за пределами биосферы. Проводится также программа поиска внеземных цивилизаций путем регистрации и анализа радиосигналов, идущих из космоса.
Номер №3
Используя рекомендации на с. 11, подготовьте сообщение на одну из следующих тем:
3. Роль биологических исследований в современной медицине.
Решение
Современные биологические открытия позволяют человечеству выйти на принципиально новый уровень в развитии медицины. Например, японские ученые смогли выделить и размножить естественным путем стволовые клетки, полученные из тканей обычного среднестатистического мужчины. Подобные открытия, несомненно, могут повлиять на медицину будущего. Экспериментальная биология и медицина тесно связаны. Из отраслей биологии это касается не только генетики, молекулярной биологии или биотехнологии, но и таких фундаментальных направлений как ботаника, физиология растений, зоология и, конечно же, анатомия и физиология человека. Глубокие исследования новых видов растений и животных могут дать толчок к открытию безвредных, природных способов борьбы с заболеваниями. Открытия в области анатомии и физиологии способны привести к качественному улучшению процесса лечения, реабилитации или проведения операций.
Большое значение биологии в медицине также связано с изучением наследственных заболеваний человека. Изучая передачу генов из поколения в поколение, ученые смогли открыть ряд генетических заболеваний. Сюда же относят и наиболее опасные из них: синдром Дауна, муковисцидоз, гемофилию.
Номер №4
Используя рекомендации на с. 11, подготовьте сообщение на одну из следующих тем:
4. Вклад отечественных учёных в развитие биологии.
Решение
Наши ученые−биологи и их открытия известны всему миру. Среди самых знаменитых − Николай Иванович Вавилов, советский ботаник, географ, селекционер, генетик. В ходе своих экспедиций ученый выявил очаги зарождения культурных растений. Он предположил, что существуют некие центры их происхождения. Внес огромный вклад в изучение иммунитета растений и выявил закон гомологических рядов, что позволило установить закономерности в эволюции растительного мира.
Илья Ильич Мечников 1908 году стал лауреатом Нобелевской премии в области физиологии и медицины.
Первым русским нобелевским лауреатом в области медицины стал Павлов Иван Петрович за работу о физиологии пищеварения. Великий русский биолог и физиолог стал создателем науки о высшей нервной деятельности. Он ввел понятие о безусловных и условных рефлексах.
Тема «Известные ученые биологи и их открытия» будет неполной без упоминания Ивана Михайловича Сеченова. Это знаменитый русский биолог−эволюционист, физиолог и просветитель.
Подумайте. Номер №1
Почему можно утверждать, что развитие биологии определялось разработкой и применением новых научных методов исследования?
Решение
Каждое открытие позволяло делать шаг в изучении более мельчайших и глубоких структур. Так, с появлением светового микроскопа ученые наконец смогли рассмотреть клетку с ядром. А при открытии электронного − другие мембранные органоиды. §3 Цитология - наука о клетке
-
§3. Вспомните. Номер №1
Что такое клетка?
Решение
Клетка — структурно−функциональная элементарная единица строения и жизнедеятельности всех организмов. Клетка имеет все признаки жизни: обмен веществ и энергии, саморегуляцию, раздражимость, самовоспроизведение и т. д
Номер №2
Каковы размеры клеток?
Решение
Размеры клеток варьируют от 0,1 – 0,25 мкм (некоторые бактерии) до 155 мм; диаметр большинства эукариотических клеток лежит в пределах 10 – 100 мкм.
Номер №3
Какие приборы используют для изучения клеток?
Решение
Клетки очень малы в своих размерах, и чтобы их разглядеть используют увеличительные приборы: лупу, световой микроскоп, электронный микроскоп.
Вопросы. Номер №1
Что изучает цитология как наука? Каковы её предмет и задачи?
Решение
Объектом изучения цитологии как науки является клетка − элементарная единица живого, обладающая всеми его признаками. Она способна размножаться, расти, обмениваться веществами и энергией с окружающей средой, реагировать на изменения, происходящие в этой среде, и т. д. Все эти проявления жизнедеятельности и составляют предмет цитологических исследований, задачами которых являются познание сущности, раскрытие механизмов протекания и регуляции процессов, происходящих в клетках. Решение этих задач невозможно без всестороннего изучения особенностей строения клеток у различных организмов.
Номер №2
Какие методы исследования цитологии вы знаете?
Решение
Для изучения строения и жизнедеятельности клеток применяют самые разнообразные методы. Исторически первым методом стала световая микроскопия. Потом открыли электронную микроскопию. Если требуется проследить за каким−либо химическим соединениемв клетке, то можно, применить метод радиографии. Для выделения и изучения отдельных органоидов клетки используют метод ультрацентрифугирования: разрушенные клетки помещают в пробирки и вращают с очень большой скоростью в особых приборах — центрифугах.
Номер №3
В чём заключается отличие светового микроскопа от электронного?
Решение
Световые микроскопы широко применяют и в настоящее время, однако с их помощью невозможно изучать объекты, размер которых меньше длины световой волны (400—800 нм). Это связано с тем, что световая волна не может быть отражена очень маленьким предметом, поскольку огибает его. Поэтому у физиков возникла идея использовать вместо луча света пучок электронов, которые способны отражаться от мельчайших объектов. Так, вначале 30−х гг. XX в. был создан электронный микроскоп, давший возможность увидеть составные части клеток размером всего 1 нм.
Номер №4
Для чего применяют метод радиографии?
Решение
Если требуется проследить за каким−либо химическим соединением в клетке, то можно, применив метод радиографии, заменить один из атомов в его молекуле на радиоактивный изотоп. Тогда молекула изучаемого соединения будет иметь радиоактивную метку, по которой её можно обнаружить с помощью счётчика радиоактивных частиц или благодаря её способности засвечивать фотоплёнку.
Номер №5
Каково значение цитологических исследований для развития биологических наук, медицины, сельского хозяйства?
Решение
Хорошо известно, что все живые организмы — бактерии, грибы, растения, животные — состоят из клеток. Основная причина возникновения болезни — повреждение или гибель клеток в какой−либо системе органов. Например, при слишком большой нагрузке на конечность, клетки костной ткани разрушаются, и происходит перелом.
При инфекционных заболеваниях также происходит гибель клеток какой−либо ткани: при гепатите вирусы поражают клетки печени; при малярии плазмодии разрушают эритроциты крови; при холере бактерии поражают клетки кишечника. В результате развития этих заболеваний может погибнуть весь организм.
Такое тяжёлое заболевание, как рак, начинается с ошибок при делении отдельных клеток, когда возникают клетки, склонные к бесконтрольному делению, которое приводит к образованию опухоли, а затем и её вторичных очагов — метастаз. Из этого следует, что для устранения болезни необходимо целенаправленно лечить поражённые клетки. Например, при диабете (когда клетки поджелудочной железы не вырабатывают гормон инсулин) врачи пересаживают больному стволовые клетки, которые, вырабатывая инсулин, способны заменить погибшие или неработающие клетки диабетика. Чтобы победить болезнь, надо хорошо понимать, что происходит в клетке, и научиться лечить её. Поэтому проведение цитологических исследований очень важно. Необходимы знания по цитологии для создания новых пород животных и сортов растений, а также для получения нужных человеку веществ методами генной и клеточной инженерии.
Подумайте. Номер №1
Можно ли с помощью электронного микроскопа увидеть бактериальную клетку диаметром 20 мкм?
Решение
Электронный микроскоп дает возможность увидеть составные части клеток размером всего 1 нм. А 20 микрометров это не большой размер, равный 0,02 миллиметрам. Соответственно бактериальную клетку можно увидеть с помощью электронного микроскопа. §4 Клеточная теория
-
§4. Вспомните. Номер №1
Кто впервые описал клетки как структурные элементы организмов?
Решение
Роберт Гук впервые увидел и описал клетки, из которых состоят живые организмы, в 1665 г.
Номер №2
Какие черты сходства и различия наблюдаются между клетками растений, животных и бактерий?
Решение
В бактериальной клетке:
• нет ядра;
• есть цитоплазматическая мембрана;
• есть клеточная стенка, образована пектином или муреином;
• вместо хромосом − нуклеоид;
• нет мембранных органоидов: пероксисом, лизосом, пластидов, центриолей, митохондрий, эндоплазматического ретикулума или сети, аппарата Гольджи.
В животной клетке:
• ядро есть, отвечает за передачу генетической информации;
• есть клеточная мембрана;
• нет клеточной стенки;
• есть хромомсомы;
• нет вакуолей;
• есть цитоплазма, митохондрии, эндоплазматический ретикулум или сеть, аппарат Гольджи, рибосомы, цитоскелет, центриоли, лизосомы, пероксисомы, органеллы для перемещения.
В растительной клетке:
• есть ядро, которое придает клетке форму, запасает питательные вещества, определяет рамки роста;
• есть клеточная мембрана;
• есть клеточная стенка;
• есть хромосомы;
• есть вакуоли;
• есть мембранные органоиды: митохондрии, эндоплазматический ретикулум или сеть, аппарат Гольджи, рибосомы, пластиды, цитоскелет, пероксисомы, органеллы для перемещения;
• центриоли только у низших растений.
Номер №3
Все ли организмы на Земле имеют клеточное строение?
Решение
Все живое разделено на 2 империи — клеточные и неклеточные формы жизни. Основными формами жизни на Земле являются организмы клеточного строения. Этот тип организации присущ всем видам живых существ, за исключением вирусов, которые рассматриваются как неклеточные формы жизни.
Вопросы. Номер №1
Какие свойства объединяют все клетки организмов?
Решение
Все живые существа на Земле, за исключением вирусов, построены из клеток и могут быть одноклеточными (бактерии, некоторые водоросли, простейшие) или многоклеточными.
Клетка обладает всеми признаками живого организма, при этом она должна поддерживать свою форму, получать из вне вещества для пластического и энергетического обмена, синтезировать органические вещества. Кроме того, любая клетка многоклеточного организма обязательно выполняет какие−то функции, необходимые для нормальной жизни всего многоклеточного организма.
Номер №2
Каковы основные компоненты любой клетки?
Решение
Обязательными компонентами живой клетки являются плазматическая мембрана, цитоплазма и генетический аппарат, отвечающий за реализацию в клетке наследственной информации. Остальные клеточные компоненты различаются у разных групп организмов.
Номер №3
Каковы основные положения современной клеточной теории?
Решение
В настоящее время основные положения клеточной теории формулируются так:
1) Клетка является универсальной структурной и функциональной единицей живого.
2) Все клетки имеют сходное строение, химический состав и общие принципы жизнедеятельности.
3) Клетки образуются только при делении исходных клеток.
4) Клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, но ви многоклеточных организмах их работа скоординирована, и организм представляет собой целостную систему.
5) Именно благодаря деятельности клеток в многоклеточных организмах осуществляется обмен веществ и энергии, рост и размножение.
Номер №4
Какое значение имела клеточная теория для развития биологии?
Решение
Клеточная теория в науке открыла и укрепила представление о клетке как важнейшей составляющей всех организмов и главным их строительным элементом. Благодаря клеточной теории можно говорить о единстве живой природы.
Открытие этой теории — едва ли не самое важное событие в области биологии. Клеточная теория стимулировала развитие таких наук как эмбриология, физиология и гистология. На ее основе возникло материалистическое понимание жизни, стало возможным объяснение эволюционной взаимосвязи между организмами, формулировка сущности онтогенеза.
Задания. Номер №1
Охарактеризуйте основные этапы истории открытия и изучения клетки.
Решение
Клетка была открыта в 1665 г. английским физиком Робертом Гуком (1635−1703), впервые применившим микроскоп для изучения биологических объектов.
Российский ученый Карл Бэр в 1827 г. обнаружил яйцеклетку млекопитающих. Этим открытием он подтвердил ранее высказанную идею английского врача У. Гарвея о том, что все живые организмы развиваются из яйца.
Ядро было сначала обнаружено в растительных клетках английским биологом Р. Брауном (1833 г.).
Большое значение для понимания роли клетки в живой природе имели труды немецких ученых: ботаника М. Шлейдена и зоолога Т. Шванна. Они первыми сформулировали клеточную теорию, основной пункт которой утверждал, что все организмы, в том числе растительные и животные, состоят из простейших частиц − клеток, а каждая клетка − самостоятельное целое. Однако в организме клетки действуют совместно, формируя гармоничное единство.
Позднее в клеточную теорию добавлялись новые открытия. В 1858 г. немецкий ученый Р. Вирхов обосновал, что все клетки образуются из других клеток путем клеточного деления: "всякая клетка из клетки".
Номер №2
Сравните положения клеточной теории, сформулированные М. Шлейденом и Т. Шванном, с современными. Как повлияло развитие биологии на формулировку клеточной теории?
Решение
Основные пункты этой теории, сформулированные М. Шлейденом и Т. Шванном, были такими:
• все живые существа состоят из клеток;
• все клетки имеют сходное строение, химический состав и общие принципы жизнедеятельности;
• каждая клетка самостоятельна;
• деятельность организма является суммой процессов жизнедеятельности составляющих его клеток.В настоящее время основные положения клеточной теории формулируются так:
1) Клетка является универсальной структурной и функциональной единицей живого.
2) Все клетки имеют сходное строение, химический состав и общие принципы жизнедеятельности.
3) Клетки образуются только при делении исходных клеток.
4) Клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, но ви многоклеточных организмах их работа скоординирована, и организм представляет собой целостную систему.
5) Именно благодаря деятельности клеток в многоклеточных организмах осуществляется обмен веществ и энергии, рост и размножение.
Биология прошла этапы развития, в которых клеточная теория была усовершенствована и дополнена, и пришла к своей современной формулировке.
Подумайте. Номер №1
Что сдерживало развитие клеточной теории с момента начала изучения клетки?
Решение
Развитие клеточной теории сдерживало неразвитая система исследования. Долгое время ученые не могли создать способы посмотреть состав веществ, предметов. Только с получением микроскопа Антони Ван Левенгуком начался этап изучения клетки и появились первые предпосылки к созданию клеточной теории. §5 Химический состав клетки
-
§5. Вспомните. Номер №1
Что такое химический элемент?
Решение
Химический элемент — совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и числом протонов, совпадающим с порядковым (атомным) номером в таблице Менделеева. Каждый химический элемент имеет свои название и символ, которые приводятся в Периодической системе элементов Дмитрия Ивановича Менделеева.
Номер №2
Какие вещества называют неорганическими? органическими?
Решение
Неорганические вещества (неорганические соединения) — простые вещества и соединения, не являющиеся органическими, то есть, не содержащие углерода.
Органическими веществами называют соединения углерода, за исключением оксидов углерода, угольной кислоты и её солей, карбидов и некоторых других.
Номер №3
Какова роль воды в живых организмах?
Решение
Функции воды в организме:
• выводит токсины, шлаки, соли и продукты жизнедеятельности;
• транспортирует полезные вещества ко всем органам;
• способствует сокращению мышц;
• играет роль смазки для суставов;
• регулирует кроветворение, артериальное давление;
• активирует работу мозга;
• ускоряет обменные процессы;
• поддерживает стабильную температуру тела.
Вопросы. Номер №1
Какие химические элементы входят в состав клетки?
Решение
Соотношение химических элементов в клетках различно. Так, примерно 98% от массы любой клетки приходится на четыре элемента: кислород (72%), углерод (15%), водород (8%) и азот (3%). Около 2% от массы клетки приходится на следующие восемь элементов: калий, натрий, кальций, хлор, магний, железо, фосфор и серу. Остальные химические элементы содержатся в клетке в крайне малом количестве.
Номер №2
Какова роль воды в клетке?
Решение
Вода выполняет множество функций: сохранение объёма и упругости клетки, растворение различных веществ. В клетке большая часть химических реакций протекает в водных растворах. Чем выше интенсивность обмена веществ в той или иной клетке, тем больше в ней содержится воды.
Номер №3
Какие функции выполняют углеводы в клетке?
Решение
Основная функция углеводов — энергетическая. При их ферментативном расщеплении и окислении выделяется энергия, которая обеспечивает жизнедеятельность организма. Очень важной является также структурная, или строительная, функция углеводов. Сложные углеводы (полисахариды) входят в состав межклеточного вещества кожи, сухожилий, хрящей, придавая им прочность и эластичность.
Номер №4
Какие функции белков вам известны?
Решение
Белки — самые многочисленные среди органических веществ. Важнейшими функциями белковых молекул являются: структурная (строительная), ферментативная, регуляторная (гормональная) и транспортная.
Номер №5
Какова роль нуклеиновых кислот в клетке?
Решение
Нуклеиновые кислоты содержатся во всех клетках, это самые крупные молекулы, которые образуют живые организмы. Нуклеиновые кислоты представляют собой единую систему, направленную на хранение и реализацию наследственной информации через синтез белков в клетке.
Номер №6
Какую функцию выполняет АТФ?
Решение
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) — универсальный хранитель и переносчик энергии в клетке.
Номер №7
Объясните, почему считают, что углерод составляет химическую основу жизни.
Решение
Углерод входит в состав всех органических соединений. Его атомы способны образовывать цепочки практически любой длины. Углеродные цепочки обеспечивают многообразие органических соединений. А органика является биологической и химической основой жизни.
Подумайте. Номер №1
Почему можно утверждать, что химический состав клетки служит доказательством единства живой природы и общности живой и неживой природы?
Решение
Разные клетки включают в себя практически одни и те же химические элементы. Сходство элементарного химического состава клеток разных организмов доказывает единство живой природы. Вместе с тем нет ни одного химического элемента, содержащегося в живых организмах, который не был бы найден в телах неживой природы. Это указывает на общность живой и неживой природы.
Вспомните. Номер №1
Каковы основные компоненты любой клетки?
Решение
В любой клетке можно выделить три основные части: клеточную мембрану, цитоплазму с органеллами и ядерный аппарат. Клетка состоит из органических и неорганических веществ. Неорганические: вода и минеральные вещества. Органические: липиды, углеводы и белки.
Номер №2
От чего зависят особенности строения клеток у разных организмов?
Решение
В многоклеточном организме клетки выполняют различные функции: одни клетки синтезируют пищеварительные ферменты или гормоны, другие поглощают и переваривают микробы и другие инородные тела, третьи осуществляют перенос кислорода от легких к тканям и т. д. Особенности строения клеток зависят от их функций, от типа питания, условий, в которых содержится клетка, от закодированной в ней информации. §6 Строение клетки
-
§6. Вопросы . Номер №1
Какое строение имеет мембрана клетки? Какие функции она выполняет?
Решение
Обязательным компонентом любой клетки является плазматическая мембрана, отделяющая её от внешней среды. Она имеет толщину 8—12 нм и построена из двух слоёв липидов, в которые погружены многочисленные молекулы мембранных белков.
Основные функции клеточной мембраны:
1. Структурная (клеточная мембрана отделяет клетку от окружающей среды).
2. Транспортная (через клеточную мембрану осуществляется транспорт веществ, причем клеточная мембрана является высокоизбирательным фильтром).
3. Рецепторная (находящиеся на поверхности мембраны рецепторы воспринимают внешние воздействия, передают эту информацию внутрь клетки, позволяя ей быстро реагировать на изменения окружающей среды).
Номер №2
Какова функция ядра в клетке?
Решение
Ядро — важнейшая структура клетки. Ядро отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой. Оно оформляет генетический аппарат клетки и представляет собой свое образный центр управления и хранилище наследственной информации. В ядре локализовано более 90% клеточной ДНК.
Номер №3
Что такое цитоплазма и каковы её функции?
Решение
Цитоплазма — это внутреннее содержимое клетки, исключая её ядерный аппарат. Основное вещество цитоплазмы представляет собой густой бесцветный раствор, основу которого составляет вода (70—90% от общей массы). В нём содержится много белков, встречаются также липиды и различные неорганические соединения. В цитоплазме протекают многочисленные биохимические реакции и содержатся различные органоиды клетки. Цитоплазма постоянно перемещается, что хорошо заметно по движению органоидов при наблюдении клетки в световой микроскоп.
Номер №4
Каковы функции рибосом?
Решение
Рибосомы — органоиды, необходимые клетке для синтеза белка.
Номер №5
Докажите, что особенности строения ЭПС связаны с её функциями.
Решение
Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум, представляет собой систему канальцев и полостей различной формы и величины, пронизывающих цитоплазму клетки. ЭПС образована мембраной, которая имеет такое же строение, как и плазматическая мембрана. Различают гладкую и шероховатую (гранулярную) ЭПС. На поверхности гладкой ЭПС идёт синтез углеводов и липидов. На поверхности шероховатой ЭПС расположено множество рибосом, поэтому именно здесь синтезируется большинство белков. Вещества, синтезированные на мембранах ЭПС, переносятся внутрь трубочек ретикулума и по ним транспортируются к местам накопления или использования.
Номер №6
Какие функции выполняет комплекс Гольджи?
Решение
Комплекс (аппарат) Гольджи — это система цистерн, в которых накапливаются вещества, синтезированные клеткой. Здесь же эти вещества претерпевают дальнейшие биохимические превращения, упаковываются в мембранные пузырьки и переносятся в те места цитоплазмы, где они необходимы, или же транспортируются к клеточной мембране и выходят за пределы клетки. Ещё одна важная функция комплекса Гольджи — сборка мембран клетки.
Номер №7
Чем можно объяснить изменение окраски листьев осенью и плодов при их созревании?
Решение
Изменение окраски листьев происходит из−за смены температуры и сокращения светового дня. Для производства хлорофилла, который отвечает за зелёный цвет в растениях, листьям требуется много тепла и света. Когда лето заканчивается, сокращается световой день, понижается средняя температура воздуха и, следовательно, производство хлорофилла замедляется, а существующий хлорофилл разлагается. В результате другие соединения, присутствующие в листьях, выходят на первый план и влияют на цвет листьев.
В случае плодов: в только что образовавшемся плоде продолжается фотосинтез, а значит, присутствует пигмент хлорофилл, имеющий зеленый цвет. По мере созревания хлорофилл распадается, и в плодах усиливается синтез пигментов других цветов. Это привлекает животных, которые содействуют распространению семян.
Задания. Номер №1
Митохондрии образно называют силовыми станциями клетки. Используя рисунок 9, опишите особенности строения митохондрий в связи сих функциями в клетке.
Решение
Форма митохондрий может быть различна: овальная, нитевидная, палочковидная. Митохондрии образованы двумя мембранами. Внешняя мембрана гладкая, а внутренняя образует многочисленные выпячивания — кристы, имеющие большую поверхность. В кристы встроены ферменты, которые участвуют в преобразовании питательных веществ в энергию АТФ.
Рис. 9. Схема строения митохондрии
Подумайте. Номер №1
Какой опыт можно провести для того, чтобы доказать роль ядра в клетке? Предложите объект исследования и соответствующие методы.
Решение
Для того чтобы доказать роль ядра в клетке можно провести эксперимент по удалению ядра из клетки. Основная функция ядра − направлять деятельность клеток, что оно делает, вызывая выработку специфических ферментов для проведения химических реакций. Возьмем объектом исследования эвглену зеленую. Ядро можно удалить из клетки при помощи методов клеточной инженерии. Половина без ядра проживет лишь в течение короткого времени, но после этого высохнет и погибнет. Соответственно, при удалении ядра стирается вся генетическая информация клетки, и синтез белка не происходит − клетка больше не может поддерживать свою жизнедеятельность. §7 Особенности клеточного строения организмов Вирусы
-
§7. Вспомните. Номер №1
Какие царства живых существ вы знаете?
Решение
Исторически различают четыре царства живых организмов: Животные, Растения, Грибы и Бактерии.
Номер №2
Какое питание называют автотрофным, а какое — гетеротрофным?
Решение
Автотрофы, или автотрофные организмы — организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических.
Гетеротрофы, или гетеротрофные организмы — организмы, не способные к синтезу органических веществ из неорганических.
Номер №3
Какие болезни могут вызывать вирусы?
Решение
Вирусные болезни — грипп, корь, оспа, полиомиелит, свинка, краснуха, герпес, инфекционный мононуклеоз, гепатит, энцефалит, СПИД и т. д.
Моя лаборатория. Номер №1
Строение клеток
1. Рассмотрите под микроскопом готовые микропрепараты растительных и животных клеток.
2. Зарисуйте по одной растительной и животной клетке. Подпишите их основные части, видимые в микроскоп.
3. Сравните строение растительной и животной клеток. Опираясь на имеющиеся у вас знания, сделайте вывод.
4. Сравните полученные изображения с рисунком 12 на с. 33.
5. Сделайте вывод о сходстве и различиях в строении клеток эукариот и прокариот.
Решение
1.
2. А − Растительная клетка, Б − Животная клетка
3. Сравнение строения растительной и животной клетки:Признаки Клетка животных Клетка растений Клеточная стенка отсутствует есть (формируется из целлюлозы) Вакуоли одна или несколько мелких вакуолей (намного меньше, чем у клеток растений) одна большая центральная вакуоль, занимают 90% от объема клетки Центриоли присутствуют во всех клетках животных присутствуют только у низших растений Хлоропласты у клеток животных нет хлоропластов у клеток растений хлоропласты есть для производства собственных питательных веществ Пластиды отсутствуют есть Рибосомы есть есть Митохондрии есть есть Ядро есть есть Вывод: В клеточном составе животной и растительной клетки много сходств, но есть и некоторые различия, выраженные в клеточной стенке, пластидах и вакуолях. Эти различия влияют на способ жизни и питания.
Вопросы . Номер №1
Чем эукариоты отличаются от прокариот?
Решение
Основное различие прокариот и эукариот состоит в том, что в клетках прокариот генетический материал располагается непосредственно в цитоплазме и представлен нуклеоидом, содержащим чаще всего замкнутую в кольцо молекулу ДНК. У эукариот генетический материал отделен ядерной оболочкой и, соответственно, заключен в ядре.
Номер №2
Каковы особенности строения прокариотической клетки?
Решение
Для клеток прокариот характерно отсутствие ядерной оболочки, ДНК упакована без участия гистонов. В состав поверхностного аппарата бактериальной клетки входят цитоплазматическая мембрана (плазмалемма) и клеточная стенка, иногда — слизистая капсула. У некоторых прокариот поверхностный аппарат помимо плазмалеммы и клеточной стенки включает наружную мембрану, похожую по строению на плазмалемму. Также у них наблюдается отсутствие мембранных органоидов.
Номер №3
Чем растительная клетка отличается от животной?
Решение
Отличия растительной клетки от животной:
1. У нее есть клеточная стенка — дополнительная оболочка клетки, которая защищает ее и служит каркасом (у животной нет).
2. У растительных клеток есть крупные вакуоли, в которых запасается вода (у животных нет).
3. У клеток растений есть пластиды — специальные органеллы клетки, в которых содержатся пигменты.
Задания. Номер №1
Используя текст на с. 33—34, составьте сравнительную таблицу «Строение клеток грибов, растений и животных».
Решение
Строение клеток грибов, растений и животныхПризнак Грибы Растения Животные Клеточная стенка Клеточная стенка состоит из хитина Клеточная стенка состоит из целлюлозы Клеточная стенка отсутствует Плазматическая мембрана Наблюдается Наблюдается Наблюдается Ядро Есть Есть Есть Цитоплазма Есть Есть Есть Рибосомы Есть Есть Есть ЭПС Есть Есть Есть Митохондрии Есть Есть Есть Аппарат Гольджи Наблюдается Наблюдается Наблюдается Вакуоли Есть несколько маленьких сливаются в одну большую одна большая вакуоль Несколько маленьких вакуолей Цетромеры Есть Есть Лизосомы Есть Есть Есть Пластиды Отсутствуют Есть (хлоропласты; хромопласты и лейкопласты) Отсутствуют
Номер №2
Объясните, чем вирусы отличаются от других живых организмов.
Решение
Вирусные частицы представляют собой мельчайшие (20—300 нм) симметричные структуры, не имеющие клеточного строения. Каждый вирус содержит нуклеиновую кислоту (ДНК или РНК), заключённую в белковую оболочку, которую называют капсидом. Вирусы не способны к самостоятельной жизнедеятельности вне клетки. Они могут проявлять свойства живого, только проникнув в клетку и используя её ресурсы.
Подумайте. Номер №1
Какой опыт можно провести для того, чтобы доказать роль ядра в клетке? Предложите объект исследования и соответствующие методы.
Решение
Для того чтобы доказать роль ядра в клетке можно провести эксперимент по удалению ядра из клетки. Основная функция ядра − направлять деятельность клеток, что оно делает, вызывая выработку специфических ферментов для проведения химических реакций.
Возьмем объектом исследования эвглену зеленую. Ядро можно удалить из клетки при помощи методов клеточной инженерии. Половина без ядра проживет лишь в течение короткого времени, но после этого высохнет и погибнет. Соответственно, при удалении ядра стирается вся генетическая информация клетки, и синтез белка не происходит, соответственно, клетка больше не может поддерживать свою жизнедеятельность. §8 Обмен веществ и превращения энергии в клетке Фотосинтез
-
§8. Вспомните. Номер №1
Какие организмы называют автотрофными?
Решение
Автотрофы, или автотрофные организмы — организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических. Автотрофы подразделяются на две группы: фотосинтетики (фототрофы) и хемосинтетики (хемотрофы).
Номер №2
Что такое АТФ?
Решение
АТФ — это нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и трёх остатков фосфорной кислоты. Аденозинтрифосфорная кислота имеет большое значение в обмене энергии и веществ в организмах.
Номер №3
Каково строение хлоропластов?
Решение
В строении хлоропластов выделяют внешнюю и внутреннюю мембраны, межмембранное пространство, строму, тилакоиды, граны, ламеллы, люмен. Тилакоид представляет собой ограниченное мембраной пространство в форме приплюснутого диска. Тилакоиды в хлоропластах объединяются в стопки, которые называют гранами. Граны связаны между собой удлиненными тилакоидами — ламеллами.
Вопросы. Номер №1
Какие способы питания вам известны?
Решение
По способу получения органических веществ (по способу питания) все живые организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов.
Автотрофы могут сами синтезировать необходимые им органические вещества, получая из окружающей среды неорганические вещества в виде воды и минеральных солей.
Гетеротрофы не могут сами синтезировать весь набор необходимых им для жизнедеятельности органических веществ. Поэтому они поглощают нужные им соединения из окружающей среды. Затем они строят из полученных органических веществ собственные белки, липиды, углеводы.
Номер №2
Что служит источником энергии для синтеза АТФ в клетках автотрофов?
Решение
В клетке постоянно происходят процессы биосинтеза и распада органических соединений. Как правило, процессы распада осуществляются с участием кислорода, который расходуется на окисление органических веществ. Энергия АТФ используется для энергетических затрат клетки, в частности для обеспечения процессов биосинтеза.
Номер №3
Что такое фотосинтез?
Решение
Фотосинтез — процесс образования органических веществ из углекислого газа ($CO_{2}$) и воды ($H_{2}$O), протекающий с использованием солнечной энергии. Фотосинтез происходит в хлоропластах у растений или на мезосомах у прокариот.
Номер №4
Откуда берётся кислород, образующийся в процессе фотосинтеза?
Решение
Фотолиз — это процесс распада молекул воды ($H_{2}O$ на $H^{+}$ + $OH^{–}$), протекающий под действием энергии света. Таким образом, кислород, выделяющийся в процессе фотосинтеза в атмосферу, образуется в результате фотолиза воды.
Задания. Номер №1
Объясните значение каждой фазы фотосинтеза.
Решение
Световая фаза
Под действием света образуются богатые энергией молекулы АТФ и ионы водорода, необходимые для последующей темновой фазы, связанной с фиксацией углекислого газа.
Темновая фаза
В темновой фазе в результате целого ряда последовательных биохимических превращений из углекислого газа и водорода образуется углевод — глюкоза.
Номер №2
Докажите, что фотосинтез играет в природе космическую роль.
Решение
Фотосинтез является одним из самых важных процессов на Земле. Он обуславливает природные круговороты углерода, кислорода и других элементов, обеспечивает материальную и энергетическую основу жизни на нашей планете. С точки зрения продуктивности нет ни одного процесса, который мог бы сравниться с фотосинтезом. Появлению такого энергетического ресурса, как уголь, мы обязаны фотосинтезу. Фотосинтез является единственным источником атмосферного кислорода. Жизнь во всём своём современном многообразии смогла сформироваться только благодаря процессу фотосинтеза, приведшему к образованию кислородной атмосферы и накоплению огромной массы органических соединений, ставших основой питания для гетеротрофных организмов.
Подумайте. Номер №1
Каковы особенности питания клеток зелёных растений, не способных к фотосинтезу?
Решение
Зеленый пигмент хлорофилл есть только в зеленых частях растения (листья, стебель). В не зеленых частях (корень, клетки камбия, древесина у дерева), соответственно они не фотосинтезируют и синтезируют свои органические вещества, а потребляют их от зеленых частей растений. §9 Биосинтез белков
-
Пасечник. §9. Вспомните. Номер №1
Из чего состоят молекулы белков?
Решение
Молекулы белков представляют собой аминокислоты, связанные пептидной связью.
Номер №2
От чего зависят свойства белка и выполняемые им функции?
Решение
Выполнение белками определенных специфических функций зависит от пространственной конфигурации их молекул и от последовательности аминокислот в полипептидной цепи.
Номер №3
Что такое нуклеотид?
Решение
Нуклеотиды − это органические молекулы, состоящие из нуклеозида и фосфата. Они служат мономерными единицами полимеров нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и рибонуклеиновой кислоты (РНК), которые являются необходимыми биомолекулами для всех форм жизни на Земле.
Вопросы. Номер №1
Что такое ген?
Решение
Ген — в классической генетике — наследственный фактор, который несёт информацию об определённом признаке или функции организма, и который является структурной и функциональной единицей наследственности.
Номер №2
Какова роль ДНК в синтезе белка?
Решение
В молекулах ДНК зашифрована вся информация об организме, передающаяся по наследству следующим поколениям, т. е. наследственная информация (её также называют генетической). Информация о первичной структуре белков заключена в молекулах ДНК. ДНК — биополимер, мономерами которого являются нуклеотиды.
Номер №3
Что такое генетический код и каково его основное свойство?
Решение
Генетический код − совокупность правил, согласно которым в живых клетках последовательность нуклеотидов (генов и мРНК) переводится в последовательность аминокислот (белков).
Свойства генетического кода:
1. Код триплетен. Каждую аминокислоту кодируют три нуклеотида, расположенные подряд.
2. Код универсален. Все живые организмы (от бактерии до человека) используют единый генетический код.
3. Код вырожден. Одна аминокислота может кодироваться не одним, а несколькими триплетами.
4. Код однозначен. Каждый триплет соответствует только одной аминокислоте.
5. Код не перекрывается. Каждый нуклеотид входит в состав только одного кодового триплета.
Номер №4
Перечислите основные этапы биосинтеза белка.
Решение
Основные этапы биосинтеза белка
На первом этапе биосинтеза белка информация о последовательности аминокислот в белке переводится с «языка» ДНК на «язык» РНК. Таким образом, ДНК является матрицей, с которой происходит считывание информации и её тиражирование. Этот процесс получил название транскрипция. Он осуществляется в ядре.
Следующий этап синтеза белка происходит на рибосомах. Именно на них осуществляется расшифровка генетической информации, перевод последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот. Этот этап получил название трансляция. Для осуществления этого этапа синтеза белка в цитоплазме обязательно должен присутствовать полный набор аминокислот. Одни аминокислоты образуются в результате расщепления белков, получаемых организмом с пищей, а другие синтезируются в самом организме.
Подумайте. Номер №1
Почему для синтеза белков используется только часть генетической информации, находящейся в клетке?
Решение
Для синтеза белка нужен определенный участок ДНК (ген), который содержит информацию про этот белок и реализует его. В одних клетках синтез белков идет с помощью одних генов, а в других − задействованы совсем иные гены. §10 Регуляция процессов жизнедеятельности в клетке
-
§10. Вспомните. Номер №1
Какие вещества называют катализаторами?
Решение
Катализатор — химическое вещество, ускоряющее реакцию, но не расходующееся в процессе реакции.
Номер №2
Что такое ферменты и каковаих роль в химических реакциях?
Решение
Ферменты – это белковые молекулы, которые синтезируются живыми клетками. Все процессы метаболизма в живом организме осуществляются с участием ферментов. При этом ферменты отличаются высокой специфичностью действия, т.е. каждый фермент катализирует в основном только определённую химическую реакцию. Ферменты увеличивают скорость химических реакций в тысячи и миллионы раз.
Номер №3
Какие витамины вам известны? Какова их роль?
Решение
Витамины — соединения, необходимые в малых количествах для нормальной жизнедеятельности организмов. Различают жирорастворимые (A, D, E и K) и водорастворимые (B, C, PP и др.) витамины. Витамины играют большую роль в обмене веществ и других процессах жизнедеятельности биологической системы.
Моя лаборатория. Номер №1
В каждой аптечке первой помощи имеется перекись водорода — 3%−ный раствор пероксида водорода ($H_{2}O_{2}$), который применяют при первичной обработке ран в качестве бактерицидного средства. Пероксид водорода может образовываться в организме как побочный продукт обмена веществ, поэтому в живых клетках всегда содержатся ферменты,способствующие его нейтрализации. Попробуйте убедиться в этом, разработав соответствующий эксперимент, используя в качестве материалов перекись водорода, сырой и варёный картофель (мясной фарш). Сформулируйте цель эксперимента и разработайте методику его проведения. Под руководством учителя проведите эксперимент и сделайте соответствующие выводы.
Решение
Цель работы: при каких условиях пероксид водорода будет нейтрализоваться в организме.
Оборудование: перекись водорода 3% ($H_{2}O_{2}$), сырой и варёный картофель (мясной фарш).
Если в тару с сырым мясом налить пероксид водорода, то начнет происходить каталитическая реакция разложения перекиси водорода пероксидазой, при этом реакция будет сопровождаться выделением кислорода в атмосферу. И красный, кровяной окрас свежего мяса обесцветится. Так как связи валентных оксидов железа содержащихся в кровяных тельцах разрушатся под действием агрессивной среды пероксида водорода.
Если же перекись водорода налить в кастрюлю с вареным мясом, то реакции наблюдаться не будет. Выделение кислорода не прослеживается, пероксид будет находиться в своем стабильном насыщенном состоянии, так как белки содержащиеся в мясе прошли денатуратный этап. Фермент не работает, разрушившись под воздействием термической обработки. Простыми словами белок свернулся изменив свою структуру, которая в свою очередь не прореагирует с реагентом.
Вывод: В сыром картофеле с фаршем содержится фермент пероксидаза, под действием которого разлагается перекись водорода. При варке структура каталазы разрушается, поэтому перекись водорода на варёном картофеле не разлагается.
Вопросы. Номер №1
Какие вещества называют катализаторами?
Решение
Катализаторами называют вещества, изменяющие скорость химической реакции, но не входящие в состав продуктов реакции.
Номер №2
Какую роль играют ферменты в клетке?
Решение
Каталитической способностью обладают некоторые молекулы РНК, однако основными биокатализаторами в клетке являются ферменты. Одни ферменты состоят только из белков, другие, кроме белка, включают в свой состав и небелковое соединение (например, витамин или ион металла). Все процессы метаболизма в живом организме осуществляются с участием ферментов. При этом ферменты отличаются высокой специфичностью действия, т. е. каждый фермент катализирует в основном только определённую химическую реакцию. Встречаются ферменты, которые катализируют несколько реакций. Избирательность действия ферментов на разные химические вещества связана с их строением. Ферменты увеличивают скорость химических реакций в тысячи и миллионы раз. Но скорость ферментативных реакций зависит от многих факторов: природы и концентрации фермента и вещества, температуры, давления, реакции средыи т. д. Для функционирования каждого фермента имеются оптимальные условия. При температуре выше 60°C большинство ферментов не работает.
Номер №3
От каких факторов может зависеть скорость ферментативных реакций?
Решение
Скорость ферментативных реакций зависит от многих факторов: природы и концентрации фермента и вещества, температуры, давления, реакции среды и т. д. Для функционирования каждого фермента имеются оптимальные условия. При температуре выше 60°C большинство ферментов не работает.
Задания >>. Номер №1
Объясните, почему недостаток витаминов может вызвать нарушения в процессах жизнедеятельности организма.
Решение
Гиповитаминоз − это заболевание, вызванное недостаточным поступлением одного или нескольких витаминов с пищей. В случае длительного игнорирования симптомов гиповитаминоза происходит прогрессирование состояния, развивается авитаминоз, существенно нарушается функционирование многих органов и систем организма человека, что трудно поддается коррекции.
Подумайте. Номер №1
Почему большинство ферментов при высокой температуре теряет каталитические свойства?
Решение
Большинство ферментов являются белками. При высоких температурах белки денатурируют (лишаются своих естественных свойств и функций), соответственно каталитические свойства тоже теряются. §11 Формы размножения организмов
-
§11. Вспомните. Номер №1
Чем различаются эукариоты и прокариоты?
Решение
У прокариот нет ядра, кольцевая ДНК (кольцевая хромосома) расположена прямо в цитоплазме (этот участок цитоплазмы называется нуклеоид). У эукариот есть оформленное ядро (наследственная информация (ДНК) отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой).
Номер №2
Какие виды размножения вам известны?
Решение
Существуют два основных способа размножения — бесполое и половое.
Виды полового:
• сингамия
• конъюгация
Виды бесполого:
• деление
• образование спор
• почкование
• фрагментация
• вегетативное размножение
Номер №3
Какие клетки называют соматическими?
Решение
Соматические клетки — клетки, составляющие тело (сому) многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении. Таким образом, это все клетки, кроме гамет.
Вопросы. Номер №1
Какое размножение называют бесполым?
Решение
Древнейшей формой размножения на нашей планете является бесполое размножение. Бесполым называется размножение, которое происходит без образования гамет. В нём участвует одна особь, а генотип потомства такой же, как у родительской особи.
Номер №2
Какие виды бесполого размножения различают?
Решение
Различают следующие виды бесполого размножения:
• размножение делением
• размножение спорами
• вегетативное размножение
• митоз
Номер №3
Какие процессы происходят во время митоза?
Решение
Митоз является основным способом деления клеток эукариот. Период жизни клетки от одного деления до следующего называют клеточным циклом. Митоз включает в себя два процесса: деление ядра — кариокинез и деление цитоплазмы — цитокинез. В ходе кариокинеза молекулы ДНК, содержащиеся в ядре клетки, плотно скручиваются. Образуются хромосомы, которые под микроскопом выглядят как удлинённые палочковидные тельца, состоящие из двух половинок, разделённых центромерой. Перед началом митотического деления генетический аппарат клетки удваивается. Поэтому каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, каждая из которых образована идентичными друг другу молекулами ДНК.
Номер №4
Каково биологическое значение митоза?
Решение
Биологическое значение митоза заключается в воспроизводстве клеток с количественно и качественно одинаковой генетической информацией, что очень важно при осуществлении бесполого размножения. Это обеспечивается тем, что при удвоении ДНК возникают два одинаковых набора хромосом, которые в процессе митоза равномерно распределяются по дочерним клеткам. Митоз также необходим для нормального роста и развития многоклеточного организма, он лежит в основе процессов заживления повреждений.
Задания. Номер №1
Объясните биологическое значение бесполого и полового размножения.
Решение
Биологическое значение митоза (бесполого размножения) заключается в воспроизводстве клеток с количественно и качественно одинаковой генетической информацией, что очень важно при осуществлении бесполого размножения. Это обеспечивается тем, что при удвоении ДНК возникают два одинаковых набора хромосом, которые в процессе митоза равномерно распределяются по дочерним клеткам. Митоз также необходим для нормального роста и развития многоклеточного организма, он лежит в основе процессов заживления повреждений.
Биологический смысл полового размножения заключается в объединении генетической информации родительских особей, благодаря чему увеличивается генетическое разнообразие потомства.
Номер №2
Охарактеризуйте самовоспроизведение как всеобщее свойство живого.
Решение
Самовоспроизведение — способность живого организма, его органа, ткани, клетки или клеточного органоида или включения к образованию себе подобного.
Подумайте. Номер №1
В каких частях многоклеточного организма чаще всего делятся клетки?
Решение
Клетки чаще всего делятся в покровных тканях (эпидермис у человека), то есть в тканях кожи и их производных (волосы, ногти). §12 Половое размножение
-
§12. Вспомните. Номер №1
В чём преимущество полового размножения перед бесполым размножением?
Решение
При половом размножении более эффективно происходит естественный отбор из−за разнообразия потомства, быстрее происходит приобретение приспособлений, усложнение организации, больше шансов для сохранения вида. А в случае бесполого дочерний организм полностью повторяет материнский, соответственно, неэффективно происходит процесс естественного отбора.
Номер №2
Чем половые клетки отличаются от соматических клеток?
Решение
Половые клетки имеют одинарный набор хромосом, в отличие от соматической, имеющих двойной набор хромосом. Пример, у человека всего 46 хромосом (двойной набор), в половой клетке их 23. От обоих родительских организмов в процессе полового размножения отдается по 23 хромосомы (в половых клетках), далее они сливаются и происходит оплодотворение (новый организм с 46 хромосомами).
Номер №3
Как происходит развитие половых клеток в организме человека?
Решение
Гаметогенез — процесс образования и развития половых клеток. У многоклеточных водорослей, многих грибов и споровых растений гаметы образуются в специальных органах полового размножения: женские — в архегониях, мужские — в антеридиях. У большинства животных образование гамет происходит в половых железах: сперматозоиды формируются в семенниках, а яйцеклетки — в яичниках.
Вопросы. Номер №1
Какое размножение называют половым?
Решение
При половом размножении особей одного вида осуществляется половой процесс, в результате которого новый организм возникает после слияния мужской и женской половых клеток — гамет.
Номер №2
В чём состоит биологический смысл полового размножения?
Решение
Биологический смысл полового размножения заключается в объединении генетической информации родительских особей, благодаря чему увеличивается генетическое разнообразие потомства.
Номер №3
В чём состоит отличие мейоза от митоза? Составьте сравнительную таблицу.
Решение
Сходства и различия митоза и мейозаПризнаки сравнения Митоз Мейоз Сходства Наличие одинаковых фаз деления (интерфаза, профаза, метафаза, анафаза и телофаза). В период интерфазы происходит удвоение и спирализация молекулы ДНК, синтез белков Наличие одинаковых фаз деления (интерфаза, профаза, метафаза, анафаза и телофаза). В период интерфазы происходит удвоение и спирализация молекулы ДНК, синтез белков Различия Осуществляется в соматических клетках. Митоз проходит в одно деление. Формируются клетки идентичные материнской с двойным набором хромосом (2n). Осуществляется в половых клетках. Мейоз проходит за счет двух последовательных делений. Из диплоидной клетки (2n) образуются четыре гаплоидные (1n). Процессы кроссинговера. Номер №4
Каково биологическое значение мейоза?
Решение
Образованию гамет, необходимых для полового размножения, предшествует мейоз особый вид деления клетки, при котором число хромосом в дочерних клетках сокращается вдвое. Другими словами, из диплоидных клеток, содержащих двойной набор хромосом (2n), образуются гаплоидные клетки, содержащие одинарный набор хромосом (n). Это необходимо для того, чтобы после осуществления полового процесса клетки дочернего организма имели генетический аппарат, свойственный особям данного вида.
Номер №5
Какова биологическая роль оплодотворения?
Решение
Восстановление генетического аппарата соматических клеток дочернего организма происходит в результате процесса слияния женской и мужской гамет, получившего название оплодотворение. В результате этого процесса сначала возникает одноклеточная стадия развития организма — зигота, которая затем, делясь митозом, даёт начало всем тканям и органам нового многоклеточного организма.
Задания. Номер №1
Отметьте преимущества и недостатки полового размножения для отдельных особей и видов.
Решение
Преимущества полового размножения заключаются в том, что при размножении вида только половым путем увеличивается разнообразие особей в пределах вида, повышаются их приспособительные возможности и жизнеспособность потомства в изменяющихся условиях среды. В результате вид способен эволюционировать и длительно существовать (преимущество полового размножения).
Недостатки полового размножения заключаются в том, что возникают новые «удачные» и «неудачные» сочетания генов и признаков. Недостатки полового размножения: участвуют две особи и потомство может оставить не каждая особь, необходимы определенные условия для встречи партнеров.
Подумайте. Номер №1
Считается, что наиболее древними среди животных являются обоеполые — гермафродиты (кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, некоторые моллюски). Каково, на ваш взгляд, значение обоеполости?
Решение
Гермафродит − организм, который имеет оба вида репродуктивных органов и может производить обе гаметы, связанные с мужским и женским полами. Соответственно, такой организм может производить потомство самостоятельно, без помощи партнера (отпадает необходимость в его поиске и в конкуренции за этого партнера). Также обоеполые организмы производят плодовитое потомство. §13 Индивидуальное развитие организма (Онтогенез)
-
§13. Вспомните. Номер №1
Что такое онтогенез?
Решение
Онтогенез – это индивидуальное развитие организма. Это совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, которые претерпевает организм от момента его появления до конца жизни.
Номер №2
Жизненные циклы каких организмов вам известны?
Решение
Жизненный цикл медузы:
Номер №3
Каковы основные этапы индивидуального развития человека?
Решение
В онтогенезе человека различают три периода:
1. Прогенез − период формирования половых клеток и оплодотворение.
2. Эмбриональный − период, проходящий с момента образования зиготы до рождения.
3. Постэмбриональный – период от рождения до смерти организма
Вопросы. Номер №1
Чем онтогенез одноклеточных организмов отличается от онтогенеза многоклеточных организмов?
Решение
У многоклеточных организмов, размножающихся половым путём, онтогенез начинается в момент оплодотворения, результатом которого является зигота — первая клетка будущего нового организма, а заканчивается он таким процессом, как смерть.
В случае одноклеточных онтогенез начинается от момента обособления клетки (материнская поделилась на де дочерние) и заканчивается в процессе ее деления.
Номер №2
Какие периоды обычно различают в онтогенезе животных?
Решение
У животных выделяют три типа онтогенеза: личиночный, яйцекладный и внутриутробный.
Номер №3
Какие процессы происходят на этапе эмбрионального развития?
Решение
Эмбриональный период (эмбриогенез) длится с момента образования зиготы до рождения (например, у млекопитающих) или выхода из яйцевых оболочек (например, у птиц). На этапе эмбриогенеза происходит формирование тканей, органов, и их систем.
Номер №4
Какие периоды выделяют в постэмбриональном развитии животных? В чём их особенности?
Решение
Постэмбриональное развитие подразделяют на три периода: ювенильный (ювенальный), пубертатный и период старения.
Ювенильный период характеризуется продолжением начавшегося ещё в эмбриональной жизни органогенеза и увеличением размеров тела.
Пубертатный период постэмбрионального развития, т. е. период зрелости, у большинства позвоночных животных занимает, как правило, большую часть жизни. В этот период организм готовится, а затем и приступает к осуществлению важнейшего жизненного процесса — размножению.
Старение — это общебиологическая закономерность, свойственная живым организмам. В определённом возрасте в организме начинаются изменения, снижающие его возможности приспосабливаться к условиям среды.
Задания. Номер №1
На основе параграфа составьте таблицу «Типы онтогенеза», в которой укажите типы развития, основные характеристики и примеры организмов. Обсудите полученные результаты с товарищами.
Решение
Типы онтогенезаТип развития Основные характеристики Представители Личиночный Желтка в их яйцеклетках мало, и зигота быстро развивается в личинку, которая самостоятельно питается и растёт. Затем через какое−то время происходит метаморфоз — превращение личинки во взрослую особь. У некоторых видов наблюдается даже целая цепочка превращений из одной личинки в другую и только потом во взрослую особь. Насекомые, рыбы, земноводные Яйцекладный Зародыш таких видов развивается внутри яйца, личиночная стадия отсутствует. Рептилии, птицы, яйцекладущие млекопитающие, яйцеклетки которых богаты желтком Внутриутробный При этом развивающийся зародыш задерживается в материнском организме, образуется временный орган — плацента, через которую организм матери обеспечивает все потребности растущего эмбриона: дыхание, питание, выделение и др. Внутриутробное развитие оканчивается процессом деторождения. Большинство млекопитающих, в том числе и человек Номер №2
Приведите примеры развития с превращением.
Решение
При развитии с превращением из яйца появляется личинка, совершенно не похожая на взрослый организм. Такое развитие называется непрямым или развитием с метаморфозом, то есть постепенным превращением организма во взрослую особь. Например, у личинок бабочек отсутствуют сложные глаза, тело чаще всего червеобразное. Эти личинки несколько раз линяют, активно питаются и растут. Достигнув предельных размеров, личинка превращается в куколку, а потом из нее вылупляется взрослый организм.
Подумайте. Номер №1
Может ли многоклеточный организм быть бессмертным?
Решение
Не может, так как в основе каждых клеток лежат программы старения, заложенные в генах (укорочение центромеров), после которых клетка погибает. §14 Влияние факторов внешней среды на онтогенез
-
§14. Вспомните. Номер №1
Каковы основные компоненты любой клетки?
Решение
Основные части клетки – ядро, цитоплазма с органоидами и клеточная мембрана.
Клеточная мембрана ограничивает живое содержимое клеток от окружающей среды.
Цитоплазма – это жидкое содержимое клетки с находящимися в ней органоидами.
Ядро регулирует все процессы жизнедеятельности клетки, обеспечивает передачу и хранение наследственной информации.
Номер №2
Какие факторы среды влияют на развитие зародыша человека?
Решение
Развитие любого организма зависит от факторов, или условий, окружающей среды. К факторам риска развития врожденных пороков относятся: ионизирующее излучение, вирусные и бактериальные инфекции, патогенные микроорганизмы, гельминты, некоторые лекарственные препараты, алкоголь, курение, наркотики и недостаточное питание.
Вопросы. Номер №1
Какое влияние оказывает внешняя среда на развитие организма?
Решение
Интенсивно делящиеся клетки зародыша весьма чувствительны к неблагоприятным воздействиям, которые могут привести к различным нарушениям в формирующемся организме. Опаснее всего воздействие химических веществ, способных проникать через плаценту в эмбрион. В частности, к таким веществам относятся алкоголь и никотин. Родившийся у курящей или пьющей матери ребёнок может быть абсолютно нормальным внешне, но всё равно его нервная и эндокринная системы будут повреждены химическим воздействием алкоголя и никотина.
Номер №2
На эмбриональное развитие каких организмов окружающая среда оказывает наибольшее влияние? Ответ подтвердите примерами.
Решение
Развитие любого организма зависит от факторов, или условий, окружающей среды. В эмбриональном периоде эта зависимость проявляется в большей степени у беспозвоночных животных. Яйца птиц практически изолированы от окружающей среды, а оптимальную температуру для зародыша обеспечивают родители при высиживании. У плацентарных млекопитающих посредником между зародышем и окружающей средой является организм матери, от которого эмбрион получает питание, кислород, тепло.
Номер №3
В чём выражается приспособление организма к изменяющимся условиям окружающей среды?
Решение
В ходе борьбы за существование происходит естественный отбор наиболее приспособленных к условиям среды особей.
Выработавшиеся в ходе филогенеза приспособления называются адаптациями. Адаптации касаются морфологии (тело кита отвечает требованиям гидродинамики и позволяет развивать скорость), физиологии (животные накапливают жир перед спячкой) и поведения организмов (забота о потомстве), а также их внешнего вида (контрастная окраска тигра).
Номер №4
Что такое адаптация? Какие виды адаптаций различают и с чем они связаны?
Решение
Процесс и результат приспособления живых организмов к изменяющимся условиям окружающей среды с одновременным повышением вероятности выживания и самовоспроизведения называют адаптацией. Адаптации позволяют организму поддерживать гомеостаз.
Различают несколько видов адаптаций:
• поведенческие (основаны на стремлении организма затратить как можно меньше энергии в результате своей жизнедеятельности);
• анатомо−морфологические (основаны на развитии структур, соответствующих образу жизни организма);
• физиологические (основаны на осуществлении жизненных функций в зависимости от образа жизни);
• биохимические (основаны на изменении биохимических процессов и визуально не выявляются; требуют наибольших затрат энергии).
Подумайте. Номер №1
Какое значение для организма имеет приспособление к изменяющимся условиям окружающей среды?
Решение
Основные приспособительные способности существ к условиям среды обеспечивают выживание при их изменении, размножение. Приспособление к изменяющимся условиям окружающей среды также помогают виду сохранять и увеличивать численность, захватывать большие ареалы, потреблять большее количество ресурсов. §15. Генетика как отрасль биологической науки
-
§15. Вспомните. Номер №1
Какие свойства характеризуют науку как область знания?
Решение
Научное знание – это объектный вид знания, удовлетворяющий следующим критериям: доказанность, определенность, проверяемость, системность, рефлексивность, полезность, открытость к критике, методологичность, способность к изменению и улучшению. Научным знанием также является система знаний о законах природы, общества и мышления.
Номер №2
Какие свойства живого позволяют организму сохранить преемственность поколений?
Решение
Изменчивость и наследственность позволяют организму сохранить преемственность поколений.
Наследственность — способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Благодаря этой способности все живые существа сохраняют в своих потомках характерные черты вида. Такая преемственность наследственных свойств обеспечивается передачей генетической информации.
Изменчивость — это возникновение индивидуальных различий между особями одного вида. Благодаря изменчивости популяции становятся генетически разнородными, и у вида появляется больше шансов приспособиться к изменению внешних условий.
Вопросы. Номер №1
Что является предметом исследования генетики как науки?
Решение
Генетика − одна из важнейших отраслей биологической науки. Предметом её исследований являются закономерности наследственности и изменчивости живых организмов в процессе их жизнедеятельности.
Номер №2
Что является элементарной единицей наследственности?
Решение
Элементарной единицей наследственности является ген, представляющий собой участок молекулы ДНК, в котором закодирована информация о структуре одного белка.
Номер №3
Каковы основные этапы истории развития генетики?
Решение
Этапы истории развития генетики:
1. Первый этап развития генетики − изучение наследственности и изменчивости на организменном уровне. Этот этап связан с работами Г. Менделя. В 1865 г. в работе «Опыты над растительными гибридами» он описал результаты своих исследований закономерностей наследования признаков у гороха.
2. Второй этап развития генетики − изучение закономерностей наследования признаков на хромосомном уровне. В 1910−1911 гг. американский генетик Т. Г. Морган и его сотрудники провели исследования закономерностей наследования на мушках дрозофилах. Они установили, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке и образуют группы сцепления. Эти открытия позволили сформулировать хромосомную теорию наследственности.
3. Третий этап развития генетики − изучение наследственности и изменчивости на молекулярном уровне. В 1953 г. Ф. Крик и Дж. Уотсон создали модель молекулы ДНК в виде двойной спирали и объяснили способность ДНК к самоудвоению.
Задания. Номер №1
Что обеспечивает наследственность и изменчивость как свойства живого?
Решение
Изменчивость и наследственность позволяют организму сохранить преемственность поколений.
Наследственность − это свойство всех живых организмов, проявляющееся в способности передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение.
Изменчивость − свойство всех живых организмов приобретать в процессе своего развития под действием условий окружающей среды новые признаки.
Подумайте. Номер №1
Почему мы считаем, что работы Менделя опередили своё время?
Решение
Работы Менделя опередили своё время, потому что в те времена еще не были раскрыты понятия ДНК, генов. Соответственно, не было генетических подтверждений данной теории. §16 Методы исследования и наследственности Фенотип и генотип
-
§16. Вспомните. Номер №1
Что означает в биологии понятие «сорт»?
Решение
Сорт − группа культурных растений, полученная в результате селекции в рамках низшего из известных ботанических таксонов и обладающая определённым набором характеристик (полезных или декоративных), который отличает эту группу растений от других растений того же вида.
Номер №2
Какие методы цитологии вам известны?
Решение
Строение, ультраструктура и функционирование клеточных органоидов исследуется в настоящее время с помощью следующих основных методов цитологии:
• световая и электронная микроскопия;
• темнопольная микроскопия;
• фазово−контрастная микроскопия;
• поляризационная микроскопия;
• люминесцентная микроскопия, используемая для изучения строения, ультраструктуры фиксированных клеток
• дифференциальное центрифугирование, позволяющее выделять отдельные органоиды и анализировать их цитохимическими, биохимическими, биофизическими, и другими методами.
Вопросы. Номер №1
Какие методы генетики вам известны?
Решение
Среди современных методов генетического анализа можно назвать цитогенетический метод, заключающийся в изучении хромосом объекта при помощи микроскопа и позволяющий определить их число и форму, а также биохимический метод и др.
Г. Мендель в своей работе использовал гибридологический метод, который стал основой его опытов. Применение учёным математических методов позволило ему сделать на основе частных опытов важнейшие выводы, которые оказались справедливы для всех живых существ на Земле и заложили основу новой науки − генетики.
Номер №2
В чём сущность гибридологического метода?
Решение
Суть гибридологического метода заключается в скрещивании специально подобранных пар организмов и тщательном изучении полученных потомков. Скрещивание организмов, отличающихся друг от друга одним или несколькими признаками, называют гибридизацией, а потомков от такого скрещивания — гибридами. Поэтому и метод получил название гибридологического. Этот метод до сих пор лежит в основе генетических исследований.
Номер №3
В чём состоит заслуга Г. Менделя?
Решение
Г. Мендель в своей работе использовал гибридологический метод, которыйстал основой его опытов. Применение учёным математических методов позволило ему сделать на основе частных опытов важнейшие выводы, которые оказались справедливы для всех живых существ на Земле и заложили основу новой науки − генетики.
Номер №4
Какими свойствами, полезными для проведения генетических исследований, обладает горох?
Решение
Горох легко выращивать, в условиях Чехии он даёт несколько урожаев в год. Горох − самоопыляемое растение, поэтому в природных условиях сорта обычно не смешиваются. В эксперименте самоопыление легко предотвратить, и экспериментатор может опылять растение пыльцой с другого растения, т.е. перекрёстно.
Задания. Номер №1
Объясните, что обусловливает многообразие признаков у разных организмов или особей одного вида.
Решение
Любой организм имеет не один, а огромное количество признаков. Среди них не только внешние, определяющие видимые особенности, но и внутренние. Совокупность всех внешних и внутренних признаков и свойств организма называют фенотипом. Любые признаки зависят от многочисленных физиологических и биохимических процессов, каждый из которых, в свою очередь, зависит от деятельности особых белков−ферментов. Особенности строения и функционирования этих белков, как вам известно, определяются их структурой, зашифрованной в генах. Каждый организм обладает своим уникальным сочетанием генов. Совокупность генов, которую организм получает от родителей, называют генотипом. Генотип и условия окружающей среды влияют на формирование фенотипа. Фенотипические признаки, определяемые теми или иными генами, в различных условиях существования развиваются по−разному. К сожалению, по фенотипу не всегда можно понять, какие гены содержит данная особь, поэтому необходимо проведение соответствующих исследований.
Номер №2
Назовите пары признаков гороха, которые использовал Г. Мендель в своих исследованиях.
Решение
Проводя опыты, Г. Мендель работал с горохом. Он использовал для скрещивания растения, которые относились к определённым сортам. Так, имеются сорта с белыми и красными цветками, жёлтыми и зелёными, гладкими и морщинистыми семенами и т. п.
Такие сорта называют чистыми линиями. Горох легко выращивать, в условиях Чехии он даёт несколько урожаев в год. Горох − самоопыляемое растение, поэтому в природных условиях сорта обычно не смешиваются.
Подумайте. Номер №1
Какие объекты удобно использовать в исследованиях с использованием гибридологического метода?
Решение
Отличительные особенности объекта, которые удобно использовать в исследованиях с использованием гибридологического метода: целенаправленный подбор родителей, различающихся по одной, двум, трём и т. д. парам альтернативных признаков (виды). §17 Закономерности наследования
-
§17. Вспомните. Номер №1
В чём сущность гибридологического метода?
Решение
Гибридологический анализ — один из методов генетики, способ изучения наследственных свойств организма путём скрещивания его с родственной формой и последующим анализом признаков потомства. В основе гибридологического анализа лежит способность к рекомбинации, то есть перераспределению генов при образовании гамет, что приводит к возникновению новых сочетаний генов.
Номер №2
Какие свойства гороха использовал в своих исследованиях Г. Мендель?
Решение
Полезные свойства гороха включают способность к автоудобрению и производство большого количества семян. Мендель воспользовался этим свойством для создания линий истинного размножения гороха: он самооплодотворял, а затем отбирал горох в течение многих поколений, пока не получил линии, которые последовательно делали потомство идентичным родительскому.
Вопросы. Номер №1
Какие признаки называют доминантными, а какие — рецессивными?
Решение
Проявляющиеся у гибридов первого поколения гороха признаки (жёлтый цвет или гладкость семян) Мендель назвал доминантными, а подавляемые признаки (зелёный цвет или морщинистость семян) — рецессивными.
Номер №2
Какие факты подтверждают расщепление признаков у второго поколения гибридов?
Решение
Явление, при котором скрещивание приводит к образованию части потомства с доминантным, а части с рецессивным признаком, получило название расщепление признаков.
Подсчитывая число жёлтых и зелёных горошин в потомстве многих пар растений гороха, Мендель обнаружил, что у растений второго поколения большая часть горошин (3/4) имела жёлтую окраску, а меньшая часть (1/4) — зелёную. Таким образом, соотношение жёлтых и зелёных семян в потомстве составило 3:1.
Задания. Номер №1
Сформулируйте основные законы наследования признаков, установленные Г. Менделем.
Решение
Основные законы наследования признаков по Менделю:
1. 1−й закон Менделя или закон единообразия гибридов первого поколения подразумевает, что при скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к чистым линиям и отличающихся друг от друга одной парой альтернативных проявлений определенного признака, первое поколение гибридов (F1) будет одинаковым и будет нести проявление признака лишь одного из родителей.
2. Второй закон Менделя или закон расщепления, и его суть заключается в том, что рецессивный признак у гибридов первого поколения не пропадает, а только подавляется с последующим проявлением во втором гибридном поколении.
3. Третий закон Менделя или закон независимого наследования гласит, что при скрещивании двух особей, отличающихся одна от другой по нескольким парам альтернативных признаков (двум и более), происходит независимое наследование генов и соответствующих им признаков, а также комбинирование во всех доступных сочетаниях (как при моногибридном скрещивании).
Номер №2
Дайте обоснование закону чистоты гамет.
Решение
Если организм содержит два одинаковых аллельных гена (например, зелёного цвета семян), то такой организм называют гомозиготным. Если же аллельные гены разные (например, один определяет жёлтую, а другой — зелёную окраску семян), то такой организм называют гетерозиготным. Чистые линии образованы только гомозиготными растениями, поэтому при самоопылении они всегда воспроизводят один вариант проявления признака.
Подумайте. Номер №1
Всегда ли по фенотипу можно определить генотип?
Решение
По фенотипу не всегда можно определить, какой генотип имеет данная особь. Генотип может быть неизвестен при полном доминировании: доминантная гомозигота и гетерозигота имеют одинаковые признаки. Например, горох с жёлтыми семенами может иметь генотипы AA и Aa. §18 Решение генетических задач
-
§18. Вспомните. Номер №1
Какие гены называют доминантными, а какие — рецессивными?
Решение
Доминантность, или доминирование, — форма взаимоотношений между аллелями одного гена, при которой один из них (доминантный) подавляет (маскирует) проявление другого (рецессивного) и таким образом определяет проявление признака как у доминантных гомозигот, так и у гетерозигот.
Рецессивный аллель — вариант гена, действие которого на фенотип не проявляется в присутствии доминантного аллеля.
Номер №2
Что такое гаметы?
Решение
Гаметы − это репродуктивные клетки (половые клетки), которые объединяются во время полового размножения, чтобы сформировать новую клетку, называемую зиготой.
Номер №3
Чем гомозигота отличается от гетерозиготы?
Решение
Гомозигота — диплоидный организм или клетка, несущий идентичные аллели гена в гомологичных хромосомах (АА или аа).
Гетерозиготными называют диплоидные или полиплоидные ядра, клетки или многоклеточные организмы, копии генов, которые в гомологичных хромосомах представлены разными аллелями (Аа). §19 Хромосомная теория наследственности Генетика пола
-
§19. Вспомните. Номер №1
Какие гены называют аллельными?
Решение
Аллели − различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом, определяют направление развития конкретного признака. Аллельные гены – гены, определяющие развитие одного и того же признака и расположенные в идентичных участках гомологичных хромосом.
Номер №2
Что такое кроссинговер?
Решение
Кроссинговер (от англ. crossing over — пересечение) — процесс обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации в профазе первого деления мейоза, которое происходит, например, при образовании гамет или спор.
Вопросы. Номер №1
Сформулируйте основные положения хромосомной теории наследственности.
Решение
Исследования Т. Моргана легли в основу современной теории наследственности, основу которой составляют следующие положения:
1. Ген представляет собой участок (локус) хромосомы. Хромосомы представляют собой группы сцепления генов.
2. Аллельные гены расположены в идентичных локусах гомологичных хромосом.
3. Гены располагаются в хромосомах линейно, т. е. друг за другом.
4. Кроссинговер представляет собой процесс обмена генами между гомологичными хромосомами.
Номер №2
Что такое локус?
Решение
Локус (лат. locus — место) в генетике означает местоположение определённого гена на генетической или цитогенетической карте хромосомы.
Номер №3
Чем аутосомы отличаются от половых хромосом?
Решение
Все хромосомы, кроме одной пары, у мужских и женских организмов одинаковы, и называют их аутосомы. Но в одной паре хромосомы у самцов и самок различны. Эти хромосомы получили название половые хромосомы.
Номер №4
Какие признаки называют сцепленными с полом?
Решение
Расположение гена в половой хромосоме называют сцеплением гена с полом. Например, у человека в X−хромосоме расположен доминантный ген (H), определяющий нормальное свёртывание крови. Рецессивный вариант этого гена (h) приводит к снижению свёртываемости крови, или гемофилии. Y−хромосома не имеет аллельной к этому гену пары, и признак (несвёртывание крови) проявляется у мужчин, не смотря на то, что ген h рецессивен.
Номер №5
Охарактеризуйте генотип как целостную систему.
Решение
При знакомстве с закономерностями наследования различных признаков на примере гороха создаётся впечатление, что каждый ген в генотипе действует сам по себе. На самом деле любой организм представляет собой сложную скоординированную систему, в которой все процессы взаимосвязаны. Связь процессов друг с другом в организме в значительной мере определяется взаимодействием генов между собой. Такие взаимодействия, не все виды из которых мы сейчас знаем и понимаем, делают генотип каждой особи единой целостной системой.
Подумайте. Номер №1
В какой момент времени закладывается генетический пол будущей особи и от чего он зависит?
Решение
Пол плода предопределен с первого дня беременности (момент оплодотворения). Пол будущего ребенка зависит от слияния половых хромосом, содержащихся в семени отца и яйцеклетки матери. Мужские сперматозоиды являются носителями хромосом X и Y, а женские яйцеклетки только хромосомы X. В результате слияния мужских и женских хромосом может произойти зачатие девочки с набором хромосом XX или мальчика с набором хромосом XY. Сами половые органы – женские или мужские – начнут формироваться у зародыша на более позднем этапе развития. Обычно их зачатки проявляются не ранее пятой недели беременности. §20 Основные формы изменчивости Генотипическая изменчивость
-
§20. Вспомните. Номер №1
Что такое генотип?
Решение
Генотип — совокупность генов данного организма.
Номер №2
Что представляет собой ген?
Решение
Ген — в классической генетике — наследственный фактор, который несёт информацию об определённом признаке или функции организма, и который является структурной и функциональной единицей наследственности.
Номер №3
Что понимают под эволюционным процессом?
Решение
Эволюционные процессы сложно наблюдать и описывать напрямую. Мы видим вокруг себя результат эволюции, которая продолжалась миллионы лет.
Биологическая эволюция — естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.
Вопросы. Номер №1
Что такое изменчивость и какие её формы выделяют?
Решение
Изменчивость — это способность организмов приобретать новые признаки под действием окружающей среды. Различают два вида изменчивости: генотипическую (наследственную) и фенотипическую (ненаследственную, или модификационную).
Номер №2
Какие виды генотипической изменчивости вам известны?
Решение
Генотипическая изменчивость затрагивает наследственную информацию организма и проявляется в двух формах: мутационной и комбинативной.
Номер №3
Что такое мутации?
Решение
Мутация — это устойчивое и ненаправленное изменение в геноме. Мутация сохраняется неограниченно долго в ряду поколений.
Номер №4
Чем соматические мутации отличаются от генеративных?
Решение
Если мутации возникают в любых клетках тела, кроме гамет, их называют соматическими.
Если же мутация произошла в половых клетках, то такую мутацию называют генеративной. Очевидно, что такие мутации передаются следующему поколению.
Номер №5
Какова эволюционная роль мутаций?
Решение
По характеру воздействия на организм мутации делят на летальные, полулетальные, нейтральные и полезные.
Летальные мутации в клетках человеческого организма несовместимы с жизнью, и их обладатели погибают или в эмбриогенезе, или вскоре после рождения.
Полулетальные мутации приводят к резкому ухудшению каких−либо процессов жизнедеятельности, что в большинстве случаев также рано или поздно приводит к смерти. У человека к таким мутациям относится гемофилия.
Нейтральные мутации − понятие относительное, так как любое изменение в такой отлаженной системе, как генотип, едва ли может быть не важным для организма. К таким мутациям относят, например, мутации в участках хромосом, которые не кодируют белки.
Полезные мутации, по−видимому, лежат в основе эволюционного процесса, приводя к появлению полезных для вида признаков. Эти признаки, закрепляясь естественным отбором, могут далее привести к образованию новой систематической единицы − подвида или даже вида.
Номер №6
Каковы основные характеристики мутационной изменчивости?
Решение
Основные характеристики мутационной изменчивости:
• изменения возникают внезапно, в результате чего у организма появляются новые свойства;
• изменения наследуются, т.е. передаются из поколения в поколение;
• мутационная изменчивость не имеет направленного характера, т.е. нельзя достоверно предсказать, какой именно ген будет изменён под действием среды.
Задания. Номер №1
Охарактеризуйте роль изучения соматических мутаций растений для хозяйственной деятельности человека.
Решение
Если мутации возникают в любых клетках тела, кроме гамет, их называют соматическими. Если мутировала клетка растения, из которой затем разовьётся почка, а впоследствии побег, то все клетки этого побега будут мутантными. При вегетативном размножении новые свойства будут наблюдаться и у потомства. Например, так были получены сорта смородины с белыми ягодами, а также любимые многими нектарины — сорта персика с неопушёнными плодами.
Номер №2
Назовите основные мутагенные факторы.
Решение
К мутагенным факторам относят некоторые физические воздействия на организм. Сильнейшим мутагеном является ионизирующее, ультрафиолетовое излучение. Мутагенным фактором также является повышенная температура. Сильнейшим мутагенным действием обладают некоторые химические соединения. Например, мутации вызывают соли свинца иртути, формалин, хлороформ, препараты для борьбы с сельско−хозяйственными вредителями и др. Относительно недавно выяснилось, что причиной мутаций могут быть биологическими − вирусы.
Подумайте. Номер №1
Каковы причины относительно редкого фенотипического проявления мутаций у организмов?
Решение
Причиной относительно редкого фенотипического проявления мутаций у организмов является рецессивность этих мутаций, и в случае если организм гетерозиготен по определенному признаку, то доминантный ген подавляет рецессивный и фенотипически это никак не проявляется. §21 Комбинаторная изменчивость
-
§21. Вспомните. Номер №1
Что понимают под половым процессом?
Решение
Половой процесс, или оплодотворение — процесс слияния гаплоидных половых клеток, или гамет, приводящий к образованию диплоидной клетки зиготы. Не следует смешивать это понятие с половым актом (встречей половых партнёров у многоклеточных животных).
Номер №2
Что такое кроссинговер?
Решение
Кроссинговер — процесс обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации в профазе первого деления мейоза, которое происходит, например, при образовании гамет или спор.
Вопросы. Номер №1
Какие причины лежат в основе комбинативной изменчивости?
Решение
В основе комбинативной изменчивости лежат три основные причины:
1. Первая причина — это половой процесс, в результате которого возникает огромный набор разнообразных генотипов.
2. Вторая причина комбинативной изменчивости — кроссинговер.
3. Наконец, третья причина комбинативной изменчивости — случайный характер встреч гамет в процессе оплодотворения.
Номер №2
Какова роль полового процесса в реализации комбинативной изменчивости?
Решение
В результате полового процесса возникает огромный набор разнообразных генотипов. Так, в соматических клетках каждого человека содержится 23 материнские и 23 отцовские хромосомы. При образовании гамет в каждую из них попадёт лишь 23 хромосомы, и сколько из них будет от отца и сколько от матери — дело случая. Когда же произойдёт оплодотворение, то в зиготе встретятся хромосомы бабушки и дедушки по матери и бабушки и дедушки по отцу. Предвидеть, чьих хромосом будет больше или меньше, невозможно.
Номер №3
В чём заключается эволюционная роль комбинативной изменчивости?
Решение
Все три процесса, лежащие в основе комбинативной изменчивости действуют независимо друг от друга, создавая огромное разнообразие всевозможных генотипов. Гены при комбинативной изменчивости не изменяются, но возникают новые их сочетания, что и приводит к появлению организмов с новыми фенотипами, которые могут быть как полезными, так и вредными в данных условиях жизни организма.
Задания. Номер №1
Раскройте роль возникновения различных комбинаций генов в создании генетического разнообразия в пределах вида.
Решение
Гены при комбинативной изменчивости не изменяются, но возникают новые их сочетания, что и приводит к появлению организмов с новыми фенотипами, которые могут быть как полезными, так и вредными в данных условиях жизни организма.
Подумайте. Номер №1
Реализуется ли комбинативная изменчивость у организмов, размножающихся только бесполым путём?
Решение
В случае размножения бесполым путем комбинативная изменчивость не реализуется, так как дочерний организм полностью повторяет материнский. В случае полового размножения происходит кроссинговер, а также случайное слияние гамет, которое дает организму новые признаки. §22 Фенотипическая изменчивость
-
§22. Вспомните. Номер №1
Что такое фенотип?
Решение
Фенотип — совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретённых в результате онтогенеза (индивидуального развития). Фенотип формируется (в процессе феногенеза) на основе генотипа, при участии ряда факторов внешней среды.
Номер №2
Какие условия среды могут действовать на организм в процессе онтогенеза?
Решение
На организм в процессе онтогенеза влияют биологические (вирусы, бактерии), химические и физические (температура, ультрафиолетовое излучение) факторы. Например, у птиц зародышу нужны определенные температуры для комфортного развития (высиживание).
Описание фенотипов растений. Номер №1
Описание фенотипов растений
1. Рассмотрите два экземпляра натуральных или гербарных образцов растений (злаки одного сорта, дикорастущие или домашние растения одного вида). Сравните эти растения, найдите черты сходства и различий.
2. Результаты наблюдения фенотипов оформите в виде сравнительной таблицы (критерии сравнения могут быть качественные и количественные).
3. Выявите признаки, возникшие в результате модификационной изменчивости и обусловленные генотипом.
4. Сделайте вывод о причинах модификационной изменчивости.
5. Ответьте на вопрос: можно ли на садовых участках, имеющих разную экспозицию, при одинаковом уходе вырастить одинаковый урожай овощей? Почему?
Решение
1. Возьмем два экземпляра злаков одного сорта: пшеница и овес.
2.Признаки Пшеница Овес Жизненная форма трава трава Корневая система мочковатого типа мочковатого типа, очень разветвленная Стебель прямостоячий, соломина, 50−60 см прямостоячий, соломина, 40−50 см Листья Длинные, без черешков, сидячие с параллельным жилкованием Длинные, без черешков, сидячие с параллельным жилкованием Цветки Цветки мелкие с двумя парами цветочных чешуй Цветки мелкие с двумя парами цветочных чешуй Соцветия сложный колос метелка Плод зерновка зерновка 3. Признак, возникший в результате модификационной изменчивости и обусловленный генотипом, наблюдается у овса в плане более разветвленной мочковатой корневой системы.
4.Различия между особями одного вида объясняются различными условиями существования. Они вызывают модификационную изменчивость, вызванную различными условиями среды. Основная причина модификационной изменчивости – непостоянные условия окружающей среды: температура, давление, влажность и ветренность.
5. Экспозиция отвечает за положение в пространстве (уклоны, равнина, наличие воды, разная почва); различная освещенность. Соответственно урожай будет разным.
Изучение модификационной изменчивости и построение вариационной кривой. Номер №1
Изучение модификационной изменчивости и построение вариационной кривой
Оборудование:
Наборы биологических объектов (семена фасоли, бобов; колосья пшеницы; листья яблони, акации и др.) — не менее 30 (100) экземпляров одного вида; метр для измерения роста учащихся класса.
Ход работы:
1. Расположите листья (или другие объекты) в порядке нарастания их длины.
2. Измерьте длину объектов (рост одноклассников), полученные данные запишите в тетрадь.
3. Начертите таблицу в тетради. Подсчитайте число объектов, имеющих одинаковую длину (рост), внесите данные в таблицу:Размер объекта V Число объектов n 4. Постройте вариационную кривую, которая представляет собой графическое выражение изменчивости признака: по вертикали — частота встречаемости признака; по горизонтали — степень выраженности признака.
5. Сделайте выводы, ответив на вопросы: какие признаки фенотипа имеют узкую, а какие − широкую норму реакции? Чем обусловлена широта нормы реакции и от каких факторов она может зависеть?
Решение
1.
2.Размер объекта V 190 187 184 183 181 178 Число объектов n 1 2 3 3 4 4 
3.Размер объекта V 43 45 48 53 56 58 Число объектов n 1 1 2 4 5 6
4.
5. Вывод: Узкую норму реакции имеют качественные признаки фенотипа (например, такие, как цвет глаз, окрас, строение, группа крови, жирность молока). Более широкую норму реакции имеют количественные признаки фенотипа (урожайность, удойность скота, яйценоскость и тому подобные). Широта нормы реакции обычно обусловлена генотипом и напрямую зависит от степени важности определённого признака в жизнедеятельности организма.
Вопросы. Номер №1
Что такое модификационная изменчивость?
Решение
Фенотипические изменения организмов, которые не затрагивают его геном и потому не передаются из поколения в поколение, называют модификационными, а этот вид изменчивости — модификационной изменчивостью. Чаще всего модификациям подвержены количественные признаки — рост, вес, плодовитость. Классическим примером модификационной изменчивости может служить изменчивость формы листьев у растения стрелолиста, укореняющегося под водой.
Номер №2
Какие признаки чаще подвергаются модификационным изменениям?
Решение
Чаще всего модификациям подвержены количественные признаки — рост, вес, плодовитость и т. п.
Номер №3
Что такое норма реакции? От чего она зависит?
Решение
Пределы модификационной изменчивости какого−либо признака называют нормой реакции. Норма реакции зависит от генов, а условия среды определяют, какой вариант в пределах этой нормы реакции реализуется в данном случае.
Задания. Номер №1
Приведите примеры, указывающие на то, что у организмов наследуется не сам признак, а способность проявлять этот признак в определённых условиях.
Решение
Гималайский кролик − одна из старейших пород, выведенных человеком. В его окрасе присутствуют два цвета − тёмный (чаще чёрный) и белый. Если у гималайского кролика выщипать участок белой шерсти и поместить его в холод, то на этом месте вырастет чёрная шерсть. Если чёрную шерсть удалить и поместить кролика в тёплое помещение, то вырастет белая шерсть. При выращивании новорождённого гималайского кролика при температуре выше 30°С вся шерсть будет оставаться белой. У потомства двух таких белых кроликов, выращенных в нормальных условиях, будет обычное распределение пигмента.
Из сказанного выше следует очень важный вывод. Наследуется не сам признак, а способность проявлять этот признак в определённых условиях, иными словами, наследуется норма реакции организма на внешние условия.
Подумайте. Номер №1
Как можно объяснить факт существования людей с разной комплекцией телосложения (худые и полные), которая практически не меняется от интенсивности их питания?
Решение
В данном случае главным фактором является генетика (определенные гены), которые формируют определенную норму реакции (диапазон веса), который типичен для данного организма. Также от генов зависит скорость биохимических реакций, в данном случае метаболизма, который тоже влияет на комплектацию. §23 Методы изучения наследственности человека
-
§23. Вспомните. Номер №1
Какие генетические методы вам известны?
Решение
Методы генетики:
• Гибридологический
• Цитогенетический
• Биохимический
• Популяционный
• Генеалогический (метод родословных)
• Близнецовый
• Генная инженерия
• Математический
Номер №2
Почему человека называют биосоциальным существом?
Решение
Человек – биосоциальное существо, потому что человек всегда взаимодействует с другими людьми и не может без них существовать. Отсутствие других людей деструктивно сказывается на психике человека, приводит к его асоциальному (девиантному) поведению.
Моя лаборатория. Номер №1
Правила составления родословных
• Работа над составлением родословной бесконечна, она может продлиться всю жизнь и потребует тщательных изысканий, поэтому необходимо завести архив, в который вы будете заносить все данные о вашей семье. Все записи, в том числе и черновые, нужно вести аккуратно и как можно подробнее.
• Следует использовать общепринятые обозначения.
• При составлении родословного древа старайтесь, чтобы каждая веточка содержала фамилию, имя, отчество. Вспомните состояние здоровья обозначенных в ней родственников, особенности характера и судьбы каждого. Расспросите об этом всех, кто знал их. Проставьте даты рождения и смерти и сделайте отметки о перенесённых заболеваниях. Ваши родители заинтересуются вашими исследованиями и помогут вам.
• Вся дальнейшая работа будет сводиться к истории вашего рода. Воссозданная родословная станет не только интереснейшей семейной реликвией, но и ценным медицинским документом, который будет просто необходим вам, вашим детям или внукам, если придётся обратиться в медико−генетическую консультацию. Ведь дать новую жизнь — огромная ответственность!Составление родословных
1. Изучите основные правила составления родословной; используйте условные обозначения, представленные на рисунке 28; ветви древа должны быть абсолютно симметричными, а количество ветвей — чётным, так как число предков с каждым восходящим поколением удваивается: два родителя, четыре деда, восемь прадедов и т. д.
2. Сначала изобразите на листе бумаги родословную своей семьи: себя, родителей, своих братьев и сестёр, если они у вас есть, указав рядом с обозначением пола возраст.
3. Внесите в родословную братьев и сестёр ваших родителей:
Следующее старшее поколение — бабушки и дедушки по линии отца и матери. Они продолжают ваш чертёж вверх:
4. Зная принцип построения родословной, вы можете теперь продолжить её по вертикали, а со временем и по горизонтали.
Решение
Вопросы. Номер №1
Почему трудно исследовать наследственность человека?
Решение
Среди особенностей, затрудняющих изучение наследственности человека, можно выделить следующие.
• Во−первых, это невозможность (неэтичность) направленного скрещивания, а также проведения экспериментов с искусственными мутациями.
• Во−вторых, для человека характерно позднее половое созревание и, как правило, малочисленное потомство.
• В−третьих, у человека относительно большое число хромосом (23 пары). Поэтому для изучения наследственности и изменчивости человека разработаны и применяются специальные методы.
Номер №2
Какие генетические методы применяют для изучения наследственности человека? В чём заключаются их особенности?
Решение
Генетические методы:
• Генеалогический метод, или метод родословных, представляет собой графическое изображение информации о наличии изучаемого признака у группы родственников с указанием степени их родства. Для составления родословных используют определённую символику. К сожалению, полные и грамотно составленные родословные встречаются довольно редко.
• Однояйцевые близнецы имеют один и тот же генотип, поэтому обладают почти абсолютным сходство. Если они по какой−либо причине воспитывались в разных условиях, то различия, возникшие между ними, позволяют определить направленность и степень воздействия факторов окружающей среды на их гены. В этом заключается сущность близнецового метода.
• Цитогенетический метод заключается в изучении хромосом при помощи микроскопа и позволяет определить их число и форму. Используя этот метод, можно распознавать различные заболевания, например синдром Дауна, в основе которых лежит изменение числа хромосом или нарушение их строения. Кроме того, этот метод даёт возможность определить генетический пол эмбриона.
• Биохимические методы позволяют определить место и характер мутации. Например, при мутации, ведущей к замене всего одной аминокислоты в огромной молекуле белка гемоглобина, возникает наследственное заболевание, получившее название серповидно−клеточной анемии, при котором эритроциты принимают форму полумесяца.
• Методы современной молекулярной генетики позволяют обнаружить повреждения непосредственно в молекуле — носителе генетической информации, т. е. в ДНК. Метод анализа ДНК даёт возможность в буквальном смысле увидеть мутации и связать эти нарушения в строении её молекул с изменениями в фенотипе.
Номер №3
От чего зависит генетическое разнообразие человека?
Решение
В генетике человека тщательно исследуют характер наследования многих признаков. От генов, полученных человеком от родителей, во многом зависит его внешний облик (цвет глаз, форма ушной раковины), физические и умственные возможности, характер, предрасположенность или, напротив, устойчивость к тем или иным болезням, естественная продолжительность жизни и др. Не следует забывать о том, что на проявление любого признака сильное влияние оказывает воздействие окружающий среды.
Номер №4
Что влияет на формирование признаков, обусловленных генотипом человека?
Решение
Не следует забывать о том, что на проявление любого признака сильное влияние оказывает воздействие окружающий среды, также на это могут влиять мутации.
Задания. Номер №1
Используя таблицу 1 на с. 86—87, попытайтесь определить у себя и своих близких доминантные и рецессивные фенотипические признаки. Результаты своего исследования представьте в виде таблицы.
РешениеПризнак Доминантный Рецессивный Глаза Нормальное зрение, карий цвет глаз Нос Нос с горбинкой, узкая переносица Узкие ноздри Уши Свободная мочка Другие черты лица Пухлые губы, ямочки на щеках, способность свёртывать язык в трубочку Отсутствие зубов при рождении Волосы Темные, курчавые Светлая кожа Руки Праворукость Кисть с 5 пальцам Прочие Нормальное свёртывание крови, абсолютный слух Подумайте. Номер №1
От чего зависит фенотипическое проявление генетических нарушений у людей?
Решение
Фенотипическое проявление зависит от генотипа, а также от факторов экологии (условия питания, воздуха), социальных (стресс), а также от внешней среды (УФ−излучение, радиация). §24 Генотип и здоровье человека
-
§24. Вспомните. Номер №1
Что такое генотип?
Решение
Генотип — совокупность генов данного организма. Генотип, в отличие от понятия генофонд, характеризует особь, а не вид.
Номер №2
Что такое здоровье?
Решение
Здоровье у человека — состояние полного физического, душевного и социального благополучия, а не только отсутствие болезней и физических дефектов.
Номер №3
Что такое мутации и какие их виды вам известны?
Решение
Мутация — это устойчивое и ненаправленное изменение в геноме.
Виды мутаций:
• Геномные
• Хромосомные
• Генные
Вопросы. Номер №1
В каком случае можно говорить о наследственной предрасположенности человека к заболеванию?
Решение
От генов, полученных человеком от родителей, во многом зависит его внешний облик, физическое и умственное развитие, предрасположенность или устойчивость к болезням. На проявление любого признака сильное влияние оказывает внешняя среда. Это связано стем, что наследуется не сам признак, а способность проявить его в определённых условиях. Здоровый образ жизни позволяет снизить риск развития таких заболеваний, как гипертония, диабет, ревматизм.
Номер №2
Что является основной причиной развития наследственных заболеваний?
Решение
В большинстве случаев развитие наследственных заболеваний связано с возникновением мутаций. Очевидно, что чем больше в окружающем нас мире мутагенных факторов, тем выше вероятность возникновения мутаций, а, следовательно, наследственных заболеваний.
Номер №3
Какое влияние оказывает среда на генетическое здоровье человека?
Решение
Очень много мутагенных веществ содержится в промышленных выбросах предприятий химической и металлургической промышленности, хотя на современных заводах не менее 30% производственных затрат уходит на создание очистных сооружений. Относительно новая проблема — электромагнитное загрязнение окружающей среды. Современного человека окружает множество источников электромагнитного излучения, причём многие из них довольно мощные. К таким источникам относятся высоковольтные линии, микроволновые печи, мониторы компьютеров и телевизоров, мобильные телефоны и т. п.
Номер №4
Какие генетические болезни вам известны?
Решение
К настоящему времени известно более 4000 генетических заболеваний человека, однако достаточно полно изучено не более 500.
В последние годы было установлено, что у человека имеются гены, определяющие возникновение быстрой алкогольной зависимости (алкоголизм). Носители таких генов должны быть особенно осторожны, употребляя спиртосодержащие напитки или лекарства. Знания о строении этих генов и их расположении в хромосомах помогут бороться с этой тяжёлой и пока практически неизлечимой болезнью.
Хромосомные заболевания вызываются изменениями в числе хромосом или в их строении. Так, в клетках здорового человека находится по 46 хромосом. Наличие третьей (лишней) хромосомы в 21−й паре приводит к развитию синдрома Дауна, характеризующегося низким ростом, умственной отсталостью, бесплодием и сокращением продолжительности жизни.
Подумайте. Номер №1
Можно ли избежать возникновения генетических заболеваний?
Решение
Избежать возникновение генетических заболеваний полностью не возможно, но можно сократить риск их появления и проявления. Для этого нужно соблюдать правильный образ жизни (качество питания, спортивная нагрузка, уменьшение стресса). §25 Основы селекции
-
§25. Вспомните. Номер №1
Что такое сорт, порода и штамм?
Решение
Сорт — группа культурных растений, полученная в результате селекции.
Порода — совокупность домашних животных одного вида, искусственно созданная человеком и характеризующаяся: определёнными наследственными особенностями.
Штамм — чистая культура микроорганизмов одного вида, у которого изучены морфологические и физиологические особенности.
Номер №2
Что изучает наука генетика?
Решение
Генетика — раздел биологии, занимающийся изучением генов, генетических вариаций и наследственности в организмах.
Номер №3
Что такое гибридизация и для чего её применяют?
Решение
Гибридизация — процесс образования или получения гибридов, в основе которого лежит объединение генетического материала разных клеток в одной клетке.
Вопросы. Номер №1
Что такое селекция? В каких направлениях развивается селекция?
Решение
Селекция (лат. selectio — отбор) — наука о создании новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками. В результате селекционной работы выводятся новые формы бактерий, растений, грибов, животных, обладающие наследственно закреплёнными особенностями, резко отличающими их от исходных диких видов. Как правило, эти особенности связаны с продуктивностью или декоративными свойствами.
Современные селекционеры работают по следующим направлениям:
1) высокая урожайность сортов растений, плодовитость и продуктивность пород животных;
2) качество продукции (вкус, внешний вид, лёжкость плодов);
3) физиологические свойства (скороспелость, засухоустойчивость, устойчивость к болезням, вредителям и неблагоприятным климатическим условиям).
Эти и другие направления в селекции ориентированы в первую очередь на интенсивное развитие сельскохозяйственного производства.
Номер №2
Какие задачи решает селекция?
Решение
Задача современной селекции — это выведение новых и совершенствование уже существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.
Номер №3
Каковы основные методы селекции? В чём отличие массового отбора от индивидуального?
Решение
Основными методами селекции любых организмов являются гибридизация и искусственный отбор.
При гибридизации осуществляется скрещивание родительских особей и получение от них гибридов. В результате отбора среди этих гибридов находят особи с интересующими человека признаками. Дальнейшая селекционная работа ведётся в направлении закрепления полученных признаков в сорте или породе и зависит от особенностей размножения объектов селекции.
Искусственный отбор может быть массовым или индивидуальным.
При массовом отборе из потомства берут особи с нужными признаками и скрещивают их между собой, получая гибриды второго поколения. Среди них опять производят массовый отбор особей с нужными признаками и т.д. Массовый отбор обычно применяют для перекрёстноопыляемых растений и для животных. Так был получен сорт ржи Вятка.
При индивидуальном отборе выбирают особь с интересующим человека признаком и получают от неё потомство. Такой метод, естественно, не может применяться при селекции животных, которые размножаются половым путём. Чаще всего методом индивидуального отбора создаются новые сорта самоопыляющихся растений. Таким путём были получены культурные сорта капусты.
Задания. Номер №1
Почему в селекции животных практически не применяют массовый отбор?
Решение
При массовом отборе из потомства берут особи с нужными признаками и скрещивают их между собой, получая гибриды второго поколения. Среди них опять производят массовый отбор особей с нужными признаками и т.д. В случае животных гибридов получается очень мало, соответственно трудно получить массовый материал для отбора из малого числа потомков.
Подумайте. Номер №1
Можно ли считать научной основой селекции только генетику?
Решение
Считать научной основой селекции только генетику нельзя, так как в этой области применяются знания из других биологических наук (ботаника, зоология, сельско−хозяйственное дело). Но генетика имеет огромную роль в селекции. Знание законов генетики позволяет целенаправленно управлять появление мутаций, предсказывать результаты скрещивания, правильно проводить отбор гибридов. §26 Достижения мировой и отечественной селекции
-
§26. Вспомните. Номер №1
Каковы основные методы селекции?
Решение
Основными методами селекции любых организмов являются гибридизация и искусственный отбор.
При гибридизации осуществляется скрещивание родительских особей и получение от них гибридов.
Искусственный отбор — отбор, производимый человеком, с целью выделения и сохранения особей с наиболее полезными для человека признаками.
Номер №2
Что лежит в основе успешной селекционной работы?
Решение
Селекция может быть успешной при выполнении следующих условий:
• исходное видовое (сортовое) разнообразие материала — объекта селекционной работы;
• использование наследственной изменчивости (в первую очередь мутационной);
• учет и использование факторов среды в развитии и проявлении изучаемых признаков;
• знание закономерностей наследования при гибридизации;
• применение форм искусственного отбора, направленных на выделение и закрепление желательных признаков.
Номер №3
Что такое старение?
Решение
Старение человека, как и старение других организмов, — это биологический процесс постепенной деградации частей и систем организма человека и последствия этого процесса.
Вопросы. Номер №1
Каково значение работ Н. И. Вавилова для селекции и биологии в целом?
Решение
Основой успеха селекционной работы в значительной степени является генетическое разнообразие исходного материала. В своей работе селекционеры используют всё многообразие диких и культурных растений. В связи с этим выдающийся генетик и селекционер академик Николай Иванович Вавилов (1887—1943) указал на необходимость использовать в селекции растений всё видовое многообразие флоры нашей планеты. Под его руководством были организованы научные экспедиции в разные районы Земли для сбора образцов различных культурных растений, их диких предков и сородичей. В ходе экспедиций было собрано более 160 тыс. образцов разных видов и сортов растений.
Номер №2
Какой вклад внесли работы И. В. Мичурина в достижения отечественной и мировой селекции?
Решение
В разработку теории и практики селекции растений большой вклад внёс учёный−селекционер Иван Владимирович Мичурин (1855—1935). Он вывел около 300 новых сортов плодовых растений. В своих работах он широко применял скрещивание географически отдалённых форм. Так, скрещивая французский сорт груши Бере рояль с дикой уссурийской и выращивая сеянцы в условиях средней полосы России, он создал сорт Бере зимняя, сочетающий высокие вкусовые качества плодов с зимостойкостью. Методы, разработанные И. В. Мичуриным, успешно используются селекционерами и в настоящее время.
Номер №3
Какие достижения в селекции связаны с применением методов гибридизации и отбора?
Решение
С помощью таких методов, как гибридизация и отбор селекционеры получили новые породы животных (померанский шпиц, карликовые коровы), а также ценные высокоурожайные сорта пшеницы, ржи.
Задания. Номер №1
Приведите примеры использования в селекции явления гетерозиса.
Решение
Гетерозис — увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. В сельскохозяйственных странах гетерозис широко используется при возделывании кукурузы, сахарной и кормовой свёклы, сорго, лука, томата, перца, огурца, моркови.
Подумайте. Номер №1
Какие возможности открывает перед селекцией использование методов генной и клеточной инженерии?
Решение
Во второй половине XX в. стали применять принципиально новые методы экспериментальной биологии — клеточную и генную инженерию, которые открывают возможности создания организмов с новыми, в том числе и не встречающимися в природе, комбинациями наследственных признаков. §27 Биотехнология достижения и перспективы развития
-
§27. Вспомните. Номер №1
Какие живые объекты относят к микроорганизмам?
Решение
Микроорганизмы (микробы), название сборной группы мельчайших, одноклеточных организмов, не видимых невооружённым глазом (размером менее 0,1 мм). К ним относятся все прокариоты (бактерии и археи), а также микроскопические представители эукариотических организмов: грибы и протисты (водоросли, простейшие).
Номер №2
Каковы особенности селекции животных и растений?
Решение
Селекция животных отличается от селекции растений из−за таких особенностей:
• животные размножаются только половым путем (большая доля гетерозиготных организмов);
• имеют длительный период половой зрелости (размножение возможно не сразу, а через несколько лет от рождения);
• количество потомства по сравнению с растениями небольшое.
Вопросы. Номер №1
Что такое биотехнология?
Решение
Процессы получения необходимых человеку веществ с помощью живых организмов называют биотехнологией. Многие биотехнологические процессы основаны на деятельности микроорганизмов, роль которых в производстве лекарств, биологически активных соединений, кормовых добавок, многих молочных продуктов невозможно переоценить.
Номер №2
Для получения каких видов продукции человек использует микроорганизмы?
Решение
Бактерии применяют для производства витаминов группы В, пищевых и кормовых белков, аминокислот, которых недостаёт в пище. Из плесневых грибов выделяют вещества — антибиотики, убивающие патогенных микробов. Многие бактерии и грибы используют в сельском хозяйстве для борьбы с различными вредителями. Некоторые микроорганизмы помогают извлекать ценные металлы (золото, серебро, медь) из руд при их переработке. Генная инженерия позволяет выделять необходимый ген и вводить его в новое генетическое окружение с целью создания организма. С помощью этого метода получают такие важные медицинские препараты, как интерферон, гормоны роста, инсулин и др.
Номер №3
Чем селекция микроорганизмов отличается от селекции растений и животных?
Решение
Селекция микроорганизмов в отличие от селекции растений и животных имеет ряд особенностей. На небольшой площади в специальных аппаратах с питательной средой в считанные дни можно вырастить миллиарды особей. Гаплоидный геном (n) микроорганизмов даёт возможность эффективно использовать в их селекции мутационный процесс, позволяя выявлять мутации уже в первом поколении.
Номер №4
Почему методы клеточной и генной инженерии считаются перспективными в селекции и биотехнологии?
Решение
Методы клеточной и генной инженерии − перспективные направления, которые в недалёком будущем позволят человеку целенаправленно улучшать наследственные качества организмов, получать в неограниченном количестве ценные биологически активные вещества.
Задания. Номер №1
Обсудите проблему возможности клонирования животных и человека с биологической, хозяйственной и этической точек зрения.
Решение
В 1997 г. научная общественность была взбудоражена сообщением, что в Англии успешно завершились эксперименты по генетическому клонированию овцы. Открытие английских учёных показало, что соматические клетки взрослого организма млекопитающих способны передавать полную информацию о всех признаках, характерных для взрослой особи. Следовательно, как считали учёные, открываются возможности воспроизведения многочисленных генетических копий выдающихся по продуктивности животных−рекордистов. Но в ходе дальнейших наблюдений за овечкой Долли было установлено, что она стала очень быстро стареть. К тому времени, когда Долли достигла размеров взрослой овцы, её физиологическое состояние было такое же, как у старой особи. Это поставило под сомнение целесообразность клонирования животных.
Стремительное развитие биотехнологии привело к тому, что перед человечеством встал вопрос о клонировании человека. В настоящее время существуют различные подходы к этой проблеме. Клонирование человека — действие, заключающееся в формировании и выращивании принципиально новых человеческих существ, точно воспроизводящих не только внешне, но и на генетическом уровне того или иного индивида, ныне существующего или ранее существовавшего. В настоящее время во многих странах, в том числе и в России, активно разрабатываются законы, направленные на введение в правовые рамки работ по генной инженерии, а также исследований по клонированию человека. Важно, чтобы новые научные исследования и разработки в области биотехнологии были направлены на благо человечества.
Подумайте. Номер №1
К каким негативным последствиям могут привести неконтролируемые исследования в области генной инженерии?
Решение
Экспериментально было показано, что генные модификации приводят к патологии внутренних органов, аллергии, онкологии и, что самое страшное, к бесплодию.
Бесплодными становятся не только те, кто ест генно−модифицированные культуры, но и сами ГМ−растения. Бесплодие генно−модифицированных семян ведет к отсутствию урожаев и к зависимости от транснациональных компаний. Известно также, что генно модифицированные культуры являются причиной деградации почвы. §28 Учение об эволюции органического мира
-
§28. Вспомните. Номер №1
Что вам известно о происхождении живых организмов?
Решение
Эволюция (лат. evolutio — развёртывание) — это необратимый процесс исторического развития природы. В современной биологии эволюция рассматривается как процесс, ведущий к образованию новых форм организмов, благодаря которому доклеточные формы жизни, возникшие более 3 млрд лет назад, дали начало сложным многоклеточным организмам нашего времени.
Номер №2
Что такое наследственность и изменчивость?
Решение
Наследственность — способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству.
Изменчивость видов — разнообразие признаков среди представителей данного вида, а также свойство потомков приобретать отличия от родительских форм.
Дополнительный материал. Номер №1
Возьмите в библиотеке книгу Ч. Дарвина «Происхождение видов путём естественного отбора» с комментариями современных учёных−эволюционистов А. В. Яблокова и Б. М. Медникова (М.: Просвещение, 1986), почитайте её. Попробуйте определить, в каком стиле написана эта книга. По каким признакам можно установить, что книга написана научным языком? Подтвердите примерами.
Решение
Книга Ч. Дарвина «Происхождение видов путём естественного отбора» написана в научном (академическом) стиле. В работе точно и полно объяснены факты, показана причинно−следственная связь между явлениями.
Вопросы. Номер №1
Что такое эволюция?
Решение
Эволюция (лат. evolutio — развёртывание) — это необратимый процесс исторического развития природы. В современной биологии эволюция рассматривается как процесс, ведущий к образованию новых форм организмов, благодаря которому доклеточные формы жизни, возникшие более 3 млрд лет назад, дали начало сложным многоклеточным организмам нашего времени.
Номер №2
В чём состоят основные положения эволюционного учения Ч. Дарвина?
Решение
Создателем основ современного эволюционного учения по праву считают великого английского биолога Чарльза Дарвина (1809—1882). В своих работах Дарвин объяснил изменение органического мира действием законов природы без вмешательства сверхъестественных сил.
Это объяснение можно сформулировать в виде довольно простых положений:
1. Организмы обладают изменчивостью. Невозможно найти две особи, относящиеся к одному виду, у которых все признаки были бы одинаковыми.
2. Различия между организмами, хотя бы частично, передаются по наследству.
3. Теоретически при благоприятных условиях любые организмы могут размножиться в геометрической прогрессии, однако такого не случается, так как жизненные ресурсы ограничены, и многие особи погибают в борьбе за существование, не успев произвести потомство.
4. Те организмы, которые располагают свойствами, полезными в данных условиях существования, имеют большую вероятность выжить. Выживая, они имеют преимущество в передаче этих полезных свойств потомству. Дарвин назвал этот процесс естественным отбором или выживанием наиболее приспособленных.
Задания. Номер №1
Понаблюдайте за двумя особями животных и/или растений, которые относятся к одному виду. Составьте списки различий.
РешениеПризнак Береза "Вишневая" Береза "Краснолистная" Высота До 25 метров в высоту Средний размер дерева насчитывает 7 метров Листья Листва крупная, до 12 сантиметров в длину. С приходом весны ветки покрываются большим количеством серёжек Глянцевые листья окрашены в пурпурный или бордовый цвет, который не меняется на протяжении сезона Кора Кора окрашена в тёмный и густой цвет (вишнёвый оттенок с красным отливом) Кора обычного древесного цвета
Номер №2
Подготовьте сообщения о Ч. Дарвине как учёном−исследователе и основоположнике учения об эволюции органического мира.
Решение
Дарвин Чарльз Роберт (1809 – 1882) – английский ученый, натуралист, путешественник, автор одного из первых исследований о происхождении человека «Происхождение видов». Первым разрабатывал теорию об эволюции видов, а также естественном и половом отборе.
Детские годы
Чарльз Дарвин родился 12 февраля 1809 года в городе Шрусбери графства Шропшир в Великобритании в семье врача. Начальное образование будущий ученый получил в обычной школе. Уже в те годы своей краткой биографии Дарвин увлекался коллекционированием и естественной историей.
Образование
В 1825 году Дарвин поступает в Эдинбургский университет, где изучает сначала медицину, а затем таксидермию, естественную историю. В это время Чарльз участвовал в экспедиции в Южную Америку, ассистировал Р. Э. Гранту, посещал лекции Р. Джемсона.
В 1828 году Дарвин по настоянию отца поступил в колледж Христа Кембриджского университета для получения сана священника Англиканской церкви. В годы учебы Чарльз начал тесно общаться с профессором ботаники Д. С. Генслоу, увлекся трудами У. Пэйли, Гершеля, А. фон Гумбольта.
Кругосветное путешествие. Жизнь в Англии
В 1831 году Чарльз Дарвин, биография которого уже свидетельствовала о нем как о будущем биологе, при содействии друзей отправляется в кругосветное путешествие на судне капитана Р. Фицроя «Бигль». Во время экспедиции Чарльз собрал огромную коллекцию морских животных, вел заметки.
Вернувшись в 1836 году Лондон, Дарвин с 1838 года работал секретарем Лондонского геологического общества. В 1839 году была опубликована книга ученого, написанная по заметкам кругосветной экспедиции – «Путешествие натуралиста вокруг света на корабле «Бигль»». В 1842 году Дарвин переехал в графство Кент в город Даун. Здесь он прожил до конца дней, активно занимаясь научной деятельностью.
Умер Чарльз Дарвин 19 апреля 1882 года в городе Дауне. Похоронили великого ученого в Вестминстерском аббатстве.
Подумайте. Номер №1
Какое значение для развития биологии как науки имеет эволюционный подход к изучению живых организмов?
Решение
Эволюционная теория является теоретической базой биологии, так как она объясняет основные особенности, закономерности и пути развития органического мира, позволяет понять причину единства и огромного многообразия органического мира, выяснять исторические связи между разными формами жизни и предвидеть их развитие в будущем. §29 Вид Критерии вида
-
§29. Вспомните. Номер №1
Что такое биологический вид?
Решение
Биологический вид – это совокупность особей, способных в природных условиях скрещиваться с образованием плодовитого потомства, населяющих определенный ареал, обладающих рядом общих морфологических, физиологических и иных признаков.
Номер №2
Какие виды растений и животных вам известны?
Решение
Виды животных: Бескрылая гагарка, голубая антилопа, каролинский попугай.
Виды растений: мятлик однолетний, одуванчик лекарственный, постушья сумка, капуста белокочанная.
Вопросы. Номер №1
Что такое критерии вида?
Решение
С давних пор к одному и тому же виду относят особей, внешне похожих друг на друга, т.е. морфологически сходных. Ещё Карл Линней определял виды как целостные группы организмов, отличные от других жизненных форм по признакам строения. Со временем обнаружилось, что внешнего сходства для отнесения организма к тому или иному виду недостаточно. Сейчас выделяют целый ряд признаков, которые позволяют отличить один вид от другого. Эти признаки называют критериями вида.
Номер №2
Какие критерии вида вам известны?
Решение
Различают несколько критериев вида: морфологический, генетический, экологический и географический.
Морфологический критерий вида — это совокупность внешних признаков организма.
Генетический критерий — это характерный для каждого вида набор хромосом, их число, размеры, форма, состав ДНК.
Экологический критерий — это характерное для вида положение в природных сообществах: его связи с другими видами, пищевая база, т.е. те условия внешней среды, которые необходимы для его существования.
Географический критерий характеризует область распространения вида в природе — ареал. Но ареалы разных видов могут перекрываться.
Номер №3
Что называют ареалом вида?
Решение
Область распространения вида в природе — ареал. Ареалы разных видов могут перекрываться.
Номер №4
Что понимают современные учёные под биологическим видом?
Решение
Биологический вид — это совокупность особей, способных в природных условиях скрещиваться с образованием плодовитого потомства, населяющих определённый ареал, обладающих рядом общих морфологических, физиологических и других признаков.
Задания. Номер №1
Составьте список известных вам видов растений и/или животных. Попытайтесь сгруппировать их по степени морфологического сходства.
Решение
Семейство псовых: енотовидная собака, волк, шакал, песец, лисица, корсак, афганская лисица и красный волк.
Семейство злаковых: пшеница, рис, кукуруза, рожь, овес, ячмень, просо.
Семейство сосновые: сосна, ель, кедр, лиственница, пихта, тсуга.
Номер №2
Докажите относительный характер критериев вида.
Решение
Репродуктивная изоляция — это невозможность скрещивания особей разных видов. Репродуктивная изоляция обеспечивается различиями в строении половых органов, расхождением в сроках или местах размножения, различиями поведения, нежизнеспособностью или стерильностью гибридов и другими механизмами. В природе, однако, встречаются виды, которые скрещиваются или дают плодовитое потомство. Это случается, например, при спаривании собак с волками.
Итак, ни один из критериев вида не является абсолютным. Лишь в совокупности перечисленные критерии позволяют с достаточной надёжностью установить принадлежность организма к тому или иному виду.
Подумайте. Номер №1
По каким физиологическим признакам могут различаться особи одного вида?
Решение
Физиологическими признаками, по которым особей различают, являются различия в строении половых органов, расхождение в сроках или местах размножения, различия поведения, нежизнеспособность или стерильность гибридов. §30 Популяционная структура вида
-
§30. Вспомните. Номер №1
Что такое генотип и фенотип?
Решение
Генотип — совокупность генов данного организма.
Фенотип — совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, при участии ряда факторов внешней среды.
Номер №2
Что такое мутация?
Решение
Мутации – изменения, возникшие в генетической информации клетки, эти изменения могут иметь разный масштаб.
Номер №3
Что понимают под комбинативной изменчивостью?
Решение
Комбинативная изменчивость — появление новых сочетаний признаков при скрещивании, в результате которого возникает огромный набор разнообразных генотипов, которые отсутствовали у родительских особей. Комбинационная изменчивость связана с рекомбинацией генов вследствие слияния гамет.
Вопросы Номер №1
Что такое популяция?
Решение
Популяция — это группа свободно скрещивающихся между собой организмов одного вида, занимающая определённый участок внутри ареала вида и частично или полностью изолированная от других популяций данного вида.
Номер №2
Почему биологические виды существуют в форме популяций?
Решение
Существование видов в форме популяций — следствие неоднородности внешних условий. Подходящие для того или иного вида участки обитания образуют как бы отдельные островки. Виды заселяют эти островки своими популяциями.
Номер №3
Что такое генофонд популяции?
Решение
В пределах каждой популяции организмов, размножающихся половым путём, происходит постоянный обмен генетическим материалом. Скрещивание особей разных популяций происходит реже, поэтому генетический обмен между разными популяциями ограничен. В результате каждая популяция характеризуется своим специфическим набором генотипов — генофондом. В каждой отдельной популяции накапливаются генотипы, которые наиболее адаптивны к конкретным условиям жизни. Таким образом, каждая популяция эволюционирует независимо от других популяций данного вида.
Номер №4
Какую роль играют популяции в эволюционных преобразованиях?
Решение
Популяции играют важнейшую роль в эволюционных преобразованиях вида. Отдельная особь не может эволюционировать, так как её генотип определяется в момент оплодотворения. Все процессы, ведущие к изменениям вида, начинаются на уровне популяций, потому что естественный отбор может идти только в группе особей. Выжившие в результате отбора особи передадут свои гены потомкам. В передаче своих генов потомству и заключается роль отдельной особи в эволюции. Но при передаче потомству родительские гены не всегда остаются абсолютно неизменными — в них могут возникать наследственные изменения (мутации). Мутационный процесс и комбинативная изменчивость создают генетическое разнообразие популяции, которое служит материалом для эволюции.
Задания. Номер №1
Охарактеризуйте на конкретном примере взаимоотношения особей одной популяции вида.
Решение
Примером хищничества служат львы, охотящиеся и питающиеся плотью травоядных животных, таких как антилопы, зебры, буйволы, жирафы, слоны и др.
Примером паразитизма служат клещи, блохи или комары, питающиеся кровью других животных и людей.
Подумайте. Номер №1
Меняется ли в течение эволюции генотип популяции или он всегда постоянен? Каковы причины этого явления?
Решение
Генотип популяции изменчив, так как в нем со временем накапливается большое количество мутаций. Некоторые мутации оказываются полезными и сохраняются в генотипе, соответственно генотип меняется. §31 Видообразование
-
§31. Вспомните. Номер №1
Что такое репродуктивная изоляция?
Решение
Репродуктивная изоляция — это невозможность скрещивания особей разных видов. Репродуктивная изоляция обеспечивается различиями в строении половых органов, расхождением в сроках или местах размножения, различиями поведения, нежизнеспособностью или стерильностью гибридов и другими механизмами.
Номер №2
Что такое генофонд популяции?
Решение
В пределах каждой популяции организмов, размножающихся половым путём, происходит постоянный обмен генетическим материалом. Скрещивание особей разных популяций происходит реже, поэтому генетический обмен между разными популяциями ограничен. В результате каждая популяция характеризуется своим специфическим набором генотипов — генофондом. В каждой отдельной популяции накапливаются генотипы, которые наиболее адаптивны к конкретным условиям жизни. Таким образом, каждая популяция эволюционирует независимо от других популяций данного вида.
Вопросы. Номер №1
Что общего между понятиями «микроэволюция» и «видообразование» и чем они различаются?
Решение
Эволюционные изменения, протекающие на популяционном, внутривидовом уровне, называют микроэволюцией. Проявлением этих изменений является видообразование, которое происходит в тех случаях, когда биологический вид расщепляется на два или более новых вида. Именно этот процесс обеспечивает огромное разнообразие органического мира. Видообразование отличается от эволюции тем, что в первом случае нужны изолирующие факторы.
Номер №2
Каковы основные стадии видообразования?
Решение
Видообразование обычно слагается из двух стадий: первая — возникновение репродуктивной изоляции, вторая — её закрепление естественным отбором.
На первой стадии обмен генами между двумя популяциями данного вида должен быть прекращён. Обычно это происходит в результате географического разделения, например, возникновения между популяциями горной цепи, ледника, водной преграды и пр. Отсутствие обмена генами между двумя популяциями создаёт возможность для их генетического расхождения. Подобное расхождение может возникать и в результате адаптации организмов к местным условиям, и в результате случайных изменений в составе генофонда каждой из популяций. По мере накопления генетических различий между изолированными популяциями возникают и другие изолирующие механизмы, например, различия в сроках размножения, в поведении и т. д. В дальнейшем разделение популяций становится необратимым.
На втором этапе процесс возникновения полной изоляции поддерживается естественным отбором.
Номер №3
Какие основные формы видообразования вам известны? Приведите примеры.
Решение
Различают две основные формы видообразования: географическое и экологическое.
Географическое видообразование происходит вследствие разделения ареала популяции или группы популяций непреодолимыми барьерами: проливами, горами. При обособлении популяции обмен наследственной информацией между нею и остальными популяциями прекращается. Особенности местных условий определяют направление отбора.
Экологическое видообразование предполагает появление новых форм особей внутри исходных популяций, населяющих один и тот же географический район и не разделённых барьерами. Предполагают, что механизмы этого явления могут быть различными. Вероятно, в результате экологического видообразования произошли близкородственные виды рыб в изолированных озёрах.
Подумайте. Номер №1
Какая форма видообразования является более длительной по времени и почему?
Решение
Географическая форма видообразования является более длительной по времени, так как природный ландшафт (горы, реки, леса) меняется намного дольше, для их образования нужно больше времени. §32 Борьба за существование и естественный отбор
-
§32. Вспомните. Номер №1
Каковы основные положения эволюционного учения Дарвина?
Решение
Основные положения эволюционного учения Дарвина :
1. Внутри каждого вида живых организмов существует широкий размах наследственной изменчивости по морфологическим и физиологическим критериям. Эта изменчивость может иметь качественный или количественный характер, но она присутствует всегда.
2. Все живые организмы размножаются в геометрической прогрессии.
3. Жизненные ресурсы для любого вида живых организмов ограничены, и поэтому должна возникать борьба за существование и успех в размножении либо между организмами одного вида, либо между организмами разных видов, либо с условиями окружающей среды.
4. В условиях борьбы за существование выживают и оставляют потомство наиболее приспособленные особи, имеющие те отклонения, которые в данных условиях среды оказались полезными.
5. Естественный отбор отдельных изолированных разновидностей в разных условиях среды ведет к дивергенции (расхождению) признаков этих разновидностей и, в конечном итоге, приходит к видообразованию.
Номер №2
Что такое геометрическая прогрессия размножения?
Решение
Чарльз Дарвин обратил внимание на стремление каждого вида к размножению в геометрической прогрессии. То есть каждая пара организмов дает гораздо больше потомства, чем их выживает до взрослого состояния. Это явление потенциального возрастания численности каждого вида получило название прогрессии размножения.
Номер №3
Почему эволюционные изменения популяций сопровождаются направленным изменением генофонда?
Решение
В пределах каждой популяции организмов, размножающихся половым путём, происходит постоянный обмен генетическим материалом. Скрещивание особей разных популяций происходит реже, поэтому генетический обмен между разными популяциями ограничен. В результате каждая популяция характеризуется своим специфическим набором генотипов — генофондом. В каждой отдельной популяции накапливаются генотипы, которые наиболее адаптивны к конкретным условиям жизни. Таким образом, каждая популяция эволюционирует независимо от других популяций данного вида.
Номер №4
Что вам известно о животных альбиносах и меланистах?
Решение
Животные−альбиносы на протяжении всей жизни отличаются пониженной жизнеспособностью и зачастую ослабленным иммунитетом, что делает их легкой добычей для инфекций. В дикой природе они выбраковываются естественным отбором, что еще сильнее сокращает их численность. Кожа этих зверей очень чувствительна к солнечному свету, поэтому чаще всего такие животные прячутся днем.
Животные−меланисты − черные аристократы природы. В природе животные с черным окрасом встречаются нечасто, однако по сравнению со своими обычными собратьями обладают рядом преимуществ. Черный окрас животные приобретают благодаря чрезмерному количеству в их коже меланина, пигмента темного цвета. Именно поэтому это явление называется меланизм. Оно встречается у различных животных, среди которых, например, млекопитающие, членистоногие и рептилии.
Вопросы. Номер №1
Каковы основные причины борьбы за существование?
Решение
Несоответствие между численностью появляющихся в популяции особей и ресурсами среды неизбежно приводит к борьбе за существование. Под борьбой за существование понимают не прямую схватку, а сложные и многообразные отношения организмов внутри одного вида, между разными видами и с неорганической природой.
Номер №2
Какие формы борьбы за существование известны?
Решение
Ч. Дарвин различал три формы борьбы за существование: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями неорганической природы.
Номер №3
Какая форма борьбы за существование является в природе наиболее острой и почему?
Решение
Наиболее напряжённая — внутривидовая борьба, так как это борьба за одинаковые ресурсы. Яркий пример внутривидовой борьбы — состязание между одновозрастными деревьями хвойного леса. Самые высокие деревья своими широко раскинувшимися кронами перехватывают основную массу солнечных лучей, а их мощные корневые системы поглощают из почвы растворённые минеральные вещества в ущерб более слабым соседям. Внутривидовая борьба особенно обостряется при повышении плотности популяций. Преимущество получают особи, наиболее приспособленные к данным условиям (происходит естественный отбор).
Номер №4
Какое влияние оказывает естественный отбор на популяции?
Решение
Естественный отбор — это преимущественное выживание и размножение особей, наиболее приспособленных к данным условиям. Но приспособленность всегда относительна. Вид, хорошо приспособленный к данным условиям, может оказаться на грани вымирания, если условия изменились (например, если в среде появился новый хищник или конкурент, если изменились климатические условия и т.п.). Естественный отбор действует тогда, когда представленные в популяции генотипы различаются эффективностью размножения, т.е. способностью выжить и оставить после себя потомство. Удаляя наименее приспособленных особей, отбор изменяет генофонд популяции и способствует, таким образом, возникновению новых форм. Следовательно, естественный отбор — это движущая сила эволюции.
Важно понять, что естественный отбор не создаёт новые фенотипы или генотипы, он служит лишь механизмом для отсеивания наименее приспособленных и выживания наиболее приспособленных организмов в бесконечной борьбе за существование.
Задания. Номер №1
Приведите примеры проявления различных форм борьбы за существование.
Решение
1. Внутривидовая борьба
Яркий пример внутривидовой борьбы — состязание между одновозрастными деревьями хвойного леса. Самые высокие деревья своими широко раскинувшимися кронами перехватывают основную массу солнечных лучей, а их мощные корневые системы поглощают из почвы растворённые минеральные вещества в ущерб более слабым соседям.
2. Межвидовая борьба
Пример соревнования за сходные виды ресурсов дают взаимоотношения серой и чёрной крыс, борющихся за место в поселениях человека. Серая крыса, более сильная и агрессивная, со временем вытеснила чёрную, которая в настоящее время встречается лишь в лесных районах или в пустынях. В Австралии обыкновенная пчела, которую привезли из Европы, вытеснила маленькую туземную, не имеющую жала.
3. Борьба с неблагоприятными условиями среды (холодом, жарой, засухой и т. д.)
В тёплые годы при обильном развитии планктонных организмов окунь активно поедает рачков, парящих в толще воды; в холодные, малопродуктивные годы нехватка пищи заставляет рыб переходить на питание собственной молодью.
Номер №2
Приведите примеры различных форм естественного отбора.
Решение
Выделяют три формы естественного отбора: движущий, стабилизирующий и разрывающий (дизруптивный).
Классическим примером движущего отбора является эволюция окраски у берёзовой пяденицы. Окраска крыльев этой бабочки имитирует окраску покрытых серой корой деревьев. Загрязнение атмосферы, связанное с выбросами заводов и фабрик, привело к потемнению стволов деревьев. Светлые бабочки на темном фоне стали легко заметны для птиц. С середины XVII века, в популяциях березовой пяденицы стали появляться мутантные темные формы бабочек.
Примерами стабилизирующего отбора являются сохранение у насекомоопыляемых растений размеров и формы цветка, так как цветки должны соответствовать размерам тела насекомого−опылителя, или сохранение реликтовых видов (гаттерия, латимерия, гинкго и др.)
В случае разрывающего отбора, сенокос или летние засухи приводят к разделению видов луговых растений на раннецветущие (весной) и позднецветущие (осенью).
Подумайте. Номер №1
Можно ли представить себе ситуацию, когда появляющиеся в популяции новые (более приспособленные) особи не вытесняют старые, а мирно сосуществуют вместе с ними?
Решение
Да, это возможно в том случае, если новые более приспособленные особи занимают другой ареал обитания (экологическую нишу), есть отличия в потребляемых ресурсах. §33 Адаптации как результат естественного отбора
-
§33. Вспомните. Номер №1
Что такое адаптации?
Решение
Биологическая адаптация — приспособление организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие.
Номер №2
Какое значение имеют адаптации для организмов?
Решение
Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями.
Номер №3
Какие виды адаптаций вам известны?
Решение
Виды адаптаций:
• Морфологические адаптации
• Физиологические адаптации
• Адаптации, связанные с внешним видом
Моя лаборатория. Номер №1
Изучение приспособленности организмов к среде обитания
1. Сравните внешнее строение комнатных растений, которые в природе произрастают в условиях недостатка влаги (кактусы, молочаи, алоэ) и в нормальной (по данному параметру) среде (гибискус, традесканция, папоротники). Обратите внимание на размер и форму листьев и стеблей, наличие опушения и воскового слоя на поверхности зелёных частей растений, оттенок их окраски.
2. Ответьте на вопросы:
1) В каких местах обитают изучаемые растения?
2) В каких органах они запасают влагу?
3) Какие особенности строения этих растений уменьшают потери влаги через испарение?
4) Какие черты изучаемых растений уменьшают риск перегрева?
3. Заполните таблицу.Название растения Органы, в которых запасается влага Приспособления к уменьшению испарения Приспособления, предотвращающие перегрев растения 4. Сделайте вывод о главных приспособлениях растений к обитанию в условиях засухи.
Решение
1. Внешнее строение у пустынных растений (алоэ, кактуса и молочаи) характеризуется видоизмененными листьями (листьями−колючками − у кактуса), а также покрывающим листья воском (алоэ), чаще всего по цвету такие растения зеленые. В случае (гибискуса, традесканции, папоротника) можно выделить стандартные зеленые листья крупного размера, устьица у них также большие, такие растения любят свет.
2.
1) Кактусы, молочаи, алоэ произрастают в пустынных местностях, а гибискус, традесканция, папоротники обитают в тропическом климате.
2) В случае растений, произрастающих в условиях недостатка влаги, органами в которых они запасают влагу являются стебли, а также листья (алоэ), также корни.
3) Уменьшают риск перегрева видоизмененные листья (колючки у кактуса), а также плотные покровы (алоэ).
4) Риск перегрева уменьшает наличие воскового налета на листьях (алоэ).
3.Название растения Органы, в которых запасается влага Приспособления к уменьшению испарения Приспособления, предотвращающие перегрев растения Алоэ Листья Плотные восковые покровы Восковой налет на листьях Кактус Стебель В виде листьев колючки Ребристый стебель Молочаи Листья, стебель Волоски на стеблях, уплощенные листья Восковой налет на листьях Гибискус Не запасает воду Не имеет Устьица листьев Традесканция Стебель Опущенные листья Уменьшение поверхности листа Папоротники Не запасает воду Не имеет Устьица листьев Устьица листьев 4. Вывод: у растений в засушливой местности формируются свои приспособления к уменьшению испарения и предотвращению перегрева растения.
Вопросы. Номер №1
Как в процессе эволюции формируются адаптации?
Решение
Адаптации возникают в результате естественного отбора. При этом признаки и свойства, которые благоприятствуют выживанию особи в условиях конкуренции или давления неблагоприятных факторов среды, способствуют повышению успеха размножения и поэтому сохраняются в популяциях. В свете современных знаний об эволюционных процессах это означает, что в популяциях формируются некоторые генетически закреплённые свойства, отличающие их друг от друга и обеспечивающие наилучшую приспособленность организмов к условиям среды.
Номер №2
Почему адаптации имеют относительный характер?
Решение
Адаптации всегда относительны. При изменении среды часть признаков может утратить полезное значение. Известно, например, что рыбы, хорошо защищённые от хищников шипами и колючками, чаще попадают в сети, в которых они запутываются и удерживаются как раз из−за твёрдых выростов тела. Таким образом, изменения условий среды вызывают сдвиг в приспособленности отдельных организмов и популяции в целом. При этом одна часть организмов погибает, а другая часть вырабатывает новые адаптации. Часть признаков, ранее адаптивных, но потерявших полезное значение, может вновь пригодиться организмам при изменении среды обитания.
Номер №3
Какие адаптации у растений и животных возникли для преодоления неблагоприятных условий окружающей среды? Приведите примеры.
Решение
Адаптивные изменения в популяциях могут быть вызваны не только разнообразным воздействием на организмы со стороны неживой природы (температура, влажность, давление и т. п.), но и влиянием популяций других видов.
У растения может образоваться на листьях жёсткий покров как защита от поедания насекомыми. В ответ на это у одного из насекомых, питающихся этим растением, могут развиться части ротового аппарата, чтобы преодолеть это защитное приспособление. Растение, в свою очередь, может создать ещё более мощную защиту (например, колючки), а насекомое опять может выработать средства противодействия этой новой оборонной стратегии т. д. В данном примере растение и насекомое реагируют не на изменения среды обитания, а на мутации друг друга (агрессора и источника пищи). Таким образом, ещё одним результатом действия естественного отбора является взаимоприспособленность видов.
У птиц, рыб и насекомых встречается гнездовой паразитизм: использование гнезда животного−хозяина для выращивания потомства животного−паразита. Такое поведение позволяет паразиту тратить больше времени на поиски еды и размножение.
Задания. Номер №1
Охарактеризуйте взаимоприспособленность видов как результат действия естественного отбора.
Решение
У растения может образоваться на листьях жёсткий покров как защита от поедания насекомыми. В ответ на это у одного из насекомых, питающихся этим растением, могут развиться части ротового аппарата, чтобы преодолеть это защитное приспособление. Растение, в свою очередь, может создать ещё более мощную защиту (например, колючки), а насекомое опять может выработать средства противодействия этой новой оборонной стратегии т. д. В данном примере растение и насекомое реагируют не на изменения среды обитания, а на мутации друг друга (агрессора и источника пищи). Таким образом, ещё одним результатом действия естественного отбора является взаимоприспособленность видов.
Номер №2
Приведите примеры взаимоприспособленности видов в природе.
Решение
У растения может образоваться на листьях жёсткий покров как защита от поедания насекомыми. В ответ на это у одного из насекомых, питающихся этим растением, могут развиться части ротового аппарата, чтобы преодолеть это защитное приспособление. Растение, в свою очередь, может создать ещё более мощную защиту (например, колючки), а насекомое опять может выработать средства противодействия этой новой оборонной стратегии и т.д. В данном примере растение и насекомое реагируют не на изменения среды обитания, а на мутации друг друга (агрессора и источника пищи). Таким образом, ещё одним результатом действия естественного отбора является взаимоприспособленность видов.
Подумайте. Номер №1
В природных популяциях отбор никогда не идёт только по одному признаку, в результате чего к среде адаптируются только те особи, которые обладают комплексом приспособительных черт. Почему это происходит?
Решение
В данном случае часть генов, которые изменились могут мешать проявлению других генов, поэтому изменение идет в совокупности. Также адаптация имеет относительное свойство. §34 Урок-семинар Современные проблемы теории эволюции
-
§34. Вспомните. Номер №1
Что понимают под эволюцией органического мира?
Решение
Органическая эволюция − это исторический процесс адаптивных преобразований живой природы на разных уровнях ее организации − от макромолекулярного до биосферы в целом, характеризующийся необратимостью и общей прогрессивной направленностью.
Номер №2
С именами каких учёных связывают становление и развитие эволюционной теории?
Решение
В девятнадцатом столетии трое ученых – Ч. Дарвин, А. Уоллес и Г. Спенсер – независимо друг от друга пришли к созданию эволюционных теорий.
Темы для обсуждения. Номер №Тема 1
Понятие эволюции органического мира
В процессе изучения теории эволюции необходимо в первую очередь определить предмет исследования и сформулировать понятие эволюции органического мира. Обсудите, что понимают под эволюцией разные исследователи. Выберите для себя наиболее приемлемое определение.
Решение
Под термином эволюция понимают развитие. Если расшифровать этот термин более подробно, то эволюция является необратимым процессом развития и изменения чего−либо от одного состояния к другому.
Живая природа представляет собой особую форму материи. По этой причине любое из понятий следует соотносить с особенностями организации и непосредственно существования жизни на нашей планете.
Целью эволюционной теории является выявление закономерностей развития органического мира для последующего управления этим процессом.
Эволюционная теория решает задачи эволюционной теории:
1. Изучение проблемы происхождения жизни на Земле.
2. Изучение причин эволюции.
3. Изучение закономерностей исторического развития живой материи.
4. Изучение развития царств живой природы.
5. Изучение происхождения человека.
6. Прогнозирование эволюционных, микроэволюционных процессов.
7. Разработка способов научного управления микроэволюционными процессами.
Методы эволюционизма:
1. Описательный метод. Основа этого метода — наблюдение. Долгое время этот метод был в эволюционизме основным. Это самый старый метод.
2. Сравнительный метод. Сравнение дает возможность найти закономерности, общие для разных явлений. В современной биологии нельзя провести строгую границу между этими двумя методами исследования.
3. Экспериментальный метод. По Бэкону, эксперимент — это одна из основ познания природы. Этот метод позволяет активно изучать то или иное явление. В отличие от описания и сравнения, основу которых составляет наблюдение, эксперимент позволяет изучать явление глубже, не только то, что бросается в глаза, но и то, что скрыто в объекте, явлении. Эксперимент позволяет изучать явление целенаправленно, воссоздавать его. В ходе эксперимента исследователь искусственно создает ситуацию, помогающую выявить глубже лежащие свойства биологических объектов. Эксперимент позволяет выяснить причины возникновения явления.
4. Статистический метод. Количественный анализ явлений жизни начали применять недавно. Статистический метод необходим для извлечения исчерпывающей информации о типичных объектах, их разнообразии, системах биологических взаимодействий и взаимоотношений, влиянии различных факторов на биологические объекты.
5. Исторический метод. Сущность исторического метода заключается в том, что биологические объекты и явления рассматриваются в историческом аспекте: как возникли, развивались и исчезли в связи с конкретными условиями.
Темы для обсуждения. Номер №Тема 2
Возникновение и история развития теории эволюции
Представления об изменяемости органической природы имеют давнюю историю. Эволюционные взгляды прослеживаются в систе−мах древних философов Индии, Китая, Месопотамии, Египта, Греции. Обсудите, что способствовало зарождению эволюционных взглядов в истории биологической науки и каков был путь их развития до появления первой эволюционной теории. Какие научные открытия привели к возникновению идей об изменяемости видов?
Решение
Идея развития живой природы − идея эволюции прослеживается в трудах древних материалистов Индии, Китая, Месопотамии, Египта, Греции. Еще вначале 1 тысячелетия до н.э. в Индии существовали философские школы, которые отстаивали идеи развития материального мира (в том числе иорганического) из «праматерии». В еще более древних текстах Аюрвед утверждается, что человек произошел от обезьян, живших около 18 млн. лет назад (при переводе на современное лето исчисчеление на материке, объединявшем Индостан и юго−восточную Азию. Примерно 4 млн. лет назад предки современных людей, якобы, перешли к коллективному добыванию пищи, что дало им возможность делать запасы. Современный человек, по этим представлениям, появился немного менее 1 млн. лет назад. Конечно, это были лишь гениальные догадки, основанные на прекрасном знании анатомии человека и животных.
В Китае за 2 тыс. лет до н.э. проводилась селекция крупного рогатого скота, лошадей и декоративных растений. В конце 1 тысячелетия до н.э. там существовала классификация растений (косточковые, стручковые, сочные, стелющиеся, кустарники и т. п.). В это же время в Китае были распространены учения о возможности превращения одних живых существ в процессе эволюции в другие. Тесные связи стран Древнего мира сделали эти знания достоянием философов стран Средиземноморья, где они получили дальнейшее развитие. У
Аристотеля (IV в. до н.э.) уже встречаемся стройная система взглядов о развитии живой природы, основанная на анализе общего плана строения высших животных, гомологии и корреляции органов.
Нововведения Линнея
Карл Линней провел реформу ботанического языка. Он впервые предложил такие названия растений как: венчик, пыльник, нектарник, завязь, рыльце, тычиночная нить, цветоложе, околоцветник. Всего К. Линней ввел в ботанику примерно тысячу терминов.
Как хороший наблюдатель, Линней не мог не видеть противоречия между представлениями о полной неизменности растений и животных с тем, что наблюдается в природе. Он допускал образование внутри вида разновидностей благодаря влиянию на организмы перемены климата и других внешних условий.
Французский учёный Жан Батист Ламарк стал первым биологом, попытавшимся создать стройную и целостную теорию эволюции живого мира. Неоценённая современниками, полвека спустя его теория стала предметом горячих дискуссий, которые не прекратились и в наше время.
Ламарк увлечённо взялся за изучение беспозвоночных животных (кстати, именно он в 1796 г. предложил назвать их «беспозвоночными»). С 1815 по 1822 г. выходил в свет капитальный семитомный труд Ламарка «Естественная история беспозвоночных». В нём он описал все известные в то время роды и виды беспозвоночных. Линней разделил их только на два класса (червей и насекомых), Ламарк же выделил среди них 10 классов. (Современные учёные, заметим, выделяют среди беспозвоночных более 30 типов.)
Ламарк ввёл в обращение и ещё один термин, ставший общепринятым, −− «биология» (в 1802 г.).
Но самым важным трудом Ламарка стала книга «Философия зоологии», вышедшая в 1809 г. В ней он изложил свою теорию эволюции живого мира.
Темы для обсуждения. Номер №Тема 3
Эволюционная теория Ж. Б. Ламарка
Ж. Б. Ламарк (1744—1829) является основателем одной из первых эволюционных теорий. Он усмотрел в нарастающей сложности организмов (в «лестнице существ») явление прогрессивной эволюции. Ламарк первым обратил внимание общественности, что этот ряд не нисходящий, а восходящий от низших форм жизни к высшим. Обсудите, в чём заключается сущность эволюционной теории Ламарка. Можно ли, используя современные знания о хранении, передаче и реализации генетической информации, доказать невозможность наследования результатов упражнения органов?
Решение
Французский учёный Жан Батист Ламарк стал первым биологом, попытавшимся создать стройную и целостную теорию эволюции живого мира. Неоценённая современниками, полвека спустя его теория стала предметом горячих дискуссий, которые не прекратились и в наше время.
Ламарк увлечённо взялся за изучение беспозвоночных животных (кстати, именно он в 1796 г. предложил назвать их «беспозвоночными»). С 1815 по 1822 г. выходил в свет капитальный семитомный труд Ламарка «Естественная история беспозвоночных». В нём он описал все известные в то время роды и виды беспозвоночных. Линней разделил их только на два класса (червей и насекомых), Ламарк же выделил среди них 10 классов. (Современные учёные, заметим, выделяют среди беспозвоночных более 30 типов.)
Ламарк ввёл в обращение и ещё один термин, ставший общепринятым, − «биология» (в 1802 г.).
Но самым важным трудом Ламарка стала книга «Философия зоологии», вышедшая в 1809 г. В ней он изложил свою теорию эволюции живого мира. Ламарк об историческом развитии органической природы.
Основой воззрений Ламарка, как уже говорилось, стало положение о том что материя и законы ее развития были созданы творцом. Ламарк проанализировал сходства и различия между живой и неживой материей и перечислил их. Важнейшим из таких отличий является способность реагировать на внешние раздражители. Ламарк осознавал, что живая материя устроена гораздо сложнее, чем мертвая, но все же не признавал за ней способности к жизни. Жизнь, по мнению Ламарка, может самопроизвольно зарождается на Земле и продолжает зарождаться в настоящее время. В 17 веке существовали представления, что для самозарождения мышей необходима темнота и зерно, а для самозарождения червей гнилое мясо. Однако успехи науки 18 века опровергли такие воззрения. Было замечено, что черви в мясе не заводятся, если его предварительно не посетили мухи и. т.п.
Происхождение человека
Исходя из положений об эволюции органического мира Ламарк предпринял попытку раскрыть тайну происхождения человека от высших “четвероруких обезьян” их постепенным превращением в течение длительного времени. Далекие предки человека перелили от жизни на деревьях к наземному способу существования, положение их тела стало вертикальным. В новых условиях в связи с новыми потребностями и привычками произошла перестройка органов и систем, в том числе черепа, челюстей. Так из четвероруких образовались двурукие существа, которые вели стадный образ жизни. Они захватили более удобные места для существования, быстро размножались и вытесняли другие породы. В многочисленных группах возникла необходимость в общении, которое сначала осуществлялось, с помощью мимики, жестов, возгласов. Постепенно возникли членораздельный язык, а затем и умственная деятельность, психика. Ламарк подчеркивал важное значение руки в становлении человека. Таким образом, Ламарк рассматривает человека как часть природы, показывает ее анатомо−физиологическое сходство с животными и отмечает, что развитие тела человека подчиняется тем же законам, по которым развиваются и другие живые существа.” Свою гипотезу естественного происхождения человека
Ламарк излагает в форме предположений, чтобы по цензурным мотивам прикрыть материалистическую сущность своих смелых мыслей.
Темы для обсуждения. Номер №Тема 4
Синтетическая теория эволюции
Важнейшие успехи эволюционной биологии в последние годы были достигнуты благодаря активному применению в эволюционных исследованиях идей и методов молекулярной генетики и биологии развития. Постепенно основы экологии, биогеографии, систематики и этологии (науки о поведении животных), заложенные в трудах Ч. Дарвина, развились в самостоятельные науки. Обсудите основные положения современной синтетической теории эволюции. Можно ли утверждать, что эти положения полностью объясняют сущность эволюционных процессов в органическом мире?
Решение
Современная синтетическая теория эволюции, или СТЭ, — это объединение дарвинизма, генетики, молекулярной биологии и других наук. Синтетическая теория эволюции кратко и понятно описывает, как происходят эволюционные изменения живых организмов, какие признаки подвергаются отбору, какие факторы действуют на них и как это ведет к появлению новых видов.
Современная синтетическая теория эволюции учитывает особенности наследования, мутации и то, как под их действием меняется приспособленность живых организмов к окружающей среде.
Наконец, СТЭ учитывает влияние различных факторов на эволюцию:
• Естественный отбор – важнейший, но не единственный фактор эволюции согласно СТЭ. Отбору подвергаются генотипы в целом либо аллели генов – то, в каких вариантах существует ген.
• Борьба за существование – необходимость выживать в окружающей среде и конкурировать за выживание с другими организмами.
• Возникновение мутаций приводит к появлению новых аллелей или новых генов. Мутации поставляют материал для естественного отбора.
• Изменения частот генов в популяции как результат миграций (поток генов), случайностей (дрейф генов) или эффекта бутылочного горлышка – ситуации, когда условия меняются так сильно и резко, что выживает лишь небольшое количество организмов из популяции. Зачастую у них есть признаки, позволившие им выжить именно в условиях таких изменений.
• Стабилизирующий отбор поддерживает соотношение частот генов в популяции неизменным, если окружающие условия не меняются;
• Изоляция – географические, биохимические или поведенческие препятствия для скрещивания между популяциями. Именно изоляция приводит к образованию новых видов живых организмов.
Основные положения синтетической теории эволюции
Синтетическую теорию эволюции проще всего объяснить, используя ее основные положения. Это закономерности, из которых следует, как и почему происходит эволюция живых организмов и на что она направлена.
• Единица эволюции – популяция, то есть, группа живых организмов одного вида, живущая на одной ограниченной территории и способная свободно скрещиваться друг с другом. Именно из популяций образуются новые виды.
• Материал эволюции – гены и их сочетания (генотипы). Новые гены и их сочетания возникают в результате случайных процессов – мутаций и рекомбинаций.
• Главный движущий фактор эволюции – естественный отбор. Другие процессы, которые приводят к изменению частоты встречаемости генов в популяции, также являются движущими факторами эволюции. Скорость и направление эволюции определяется сочетанием движущих факторов.
• Эволюция не имеет конечной цели. Это приспособление именно к конкретным условиям обитания. Если условия изменятся, к ним придется приспосабливаться заново.
• Изменения генов накапливаются в поколениях. Постепенно они приводят к образованию новых видов, родов и т.д. §35 Взгляды гипотезы и теории о происхождении жизни
-
§35. Вспомните. Номер №1
Что такое жизнь?
Решение
Жизнь — это способ существования белковых тел и нуклеиновых кислот, существенным моментом которой является постоянный обмен веществ с окружающей средой, причем с прекращением этого обмена прекращается и жизнь.
Номер №2
Что такое мономер?
Решение
Мономер — низкомолекулярное вещество, образующее полимер в реакции полимеризации; а также повторяющиеся звенья (структурные единицы) в составе полимеров.
Номер №3
Что такое макромолекулы?
Решение
Макромолекула — молекула с высокой молекулярной массой, структура которой представляет собой многократные повторения звеньев, образованных (в действительности или мысленно) из молекул малой молекулярной массы. Число атомов, входящих в состав макромолекул, может быть очень большим (сотни тысяч и миллионы).
Вопросы. Номер №1
Почему представление о божественном происхождении жизни нельзя ни подтвердить, ни опровергнуть?
Решение
Проблема возникновения жизни на нашей планете является одной из центральных в современном естествознании. С древнейших времён люди пытались найти ответ на вопрос, как зародилась жизнь на Земле.
Креационизм (лат. сreatio — сотворение). В разные времена у разных народов были свои представления о возникновении жизни. Своё отражение они нашли в священных книгах различных религий, которые объясняют возникновение жизни как акт Творца (воля Бога). Гипотезу божественного возникновения живого можно принять только на веру, так как её нельзя экспериментально подтвердить или опровергнуть. Следовательно, она не может рассматриваться с научной точки зрения.
Номер №2
Каковы основные положения гипотезы А. И. Опарина — Дж. Холдейна?
Решение
В 20−е гг. XX в. русский учёный Александр Иванович Опарин (1894—1980) и англичанин Джон Холдейн (1892—1964) независимо друг от друга высказали гипотезу о возникновении жизни в процессе биохимической эволюции углеродных соединений, которая и легла в основу современных представлений.
В 1924 г. А. И. Опарин опубликовал основные положения своей гипотезы происхождения жизни на Земле. Он исходил из того, что в современных условиях возникновение живых существ из неживой природы невозможно. Абиогенное (т.е. без участия живых организмов) возникновение живой материи возможно было только в условиях древней атмосферы и отсутствия живых организмов. По мнению А. И. Опарина, в первичной атмосфере планеты, насыщенной различными газами, при мощных электрических разрядах, а также под действием ультрафиолетового излучения (кислород в атмосфере отсутствовал и, следовательно, не было защитного озонового экрана, атмосфера была восстановительной) и высокой радиации могли образовываться органические соединения, которые накапливались в океане, образуя «первичный бульон».
1929 г. английский учёный Джон Холдейн также выдвинул гипотезу абиогенного происхождения жизни, но согласно его взглядам первичной была не коацерватная система, способная к обмену веществ с окружающей средой, а макромолекулярная система, способная к самовоспроизводству. Другими словами А. И. Опарин отдавал первенство белкам, а Дж. Холдейн — нуклеиновым кислотам.
Номер №3
Какие экспериментальные доказательства можно привести в подтверждение данной гипотезы?
Решение
В 1953 г. американский учёный Стэнли Миллер (1930—2007) в созданной им установке смоделировал условия, предположительно существовавшие в первичной атмосфере Земли. В результате опытов были получены аминокислоты (соединения, из которых построены молекулы белков). Сходные опыты многократно повторялись в различных лабораториях и позволили доказать принципиальную возможность синтеза в таких условиях практически всех мономеров основных биополимеров. В дальнейшем было установлено, что при определённых условиях из мономеров возможен синтез более сложных органических биополимеров: полипептидов, полинуклеотидов, полисахаридов и липидов.
Номер №4
Какие доводы приводят оппоненты, критикуя гипотезу А. И. Опарина?
Решение
Гипотеза А. И. Опарина — Дж. Холдейна имеет и слабую сторону, на которую указывают её оппоненты. В рамках данной гипотезы не удаётся ответить на главный вопрос: как произошёл качественный скачок от неживого к живому? Ведь для саморепродукции нуклеиновых кислот необходимы ферментные белки, а для синтеза белков — нуклеиновые кислоты. Таким образом, в настоящее время мы не можем считать, что проблема происхождения жизни решена, а можем лишь говорить, что учёные продолжают искать наиболее перспективные пути её решения.
Задания. Номер №1
Приведите возможные доводы за и против гипотезы панспермии.
Решение
Панспермия — это идея о том, что жизнь зародилась где−то за пределами Земли и лишь затем была перенесена на нашу планету через космическое пространство.
Доводы за:
• В качестве аргументов академик А. Ю. Розанов приводит информацию о том, что несколько лет назад в Гренландии были найдены бактерии возрастом 3,8 миллиарда лет. А нашей планете 4,5 миллиарда лет, а за такой короткий промежуток времени жизнь, по его мнению, просто не смогла бы возникнуть.
• При изучении метеорита Ефремовка и Мерчисонского метеорита, относящихся к углистым хондритам, в них, при помощи электронного микроскопа, были обнаружены сохранившие детали своего клетчатого строения ископаемые частички нитчатых микроорганизмов, напоминающие низшие грибы, а также окаменелые остатки неких бактерий.
Доводы против:
• На близлежащих планетах не было найдено зачатков "жизни".
Подумайте. Номер №1
Ч. Дарвин в 1871 г. писал: «Но если бы сейчас...в каком−либо тёплом водоёме, содержащем все необходимые соли аммония и фосфора и доступном воздействию света, тепла, электричества и т. п., химически образовался белок, способный к дальнейшим, всё более сложным превращениям, то это вещество немедленно было бы разрушено или поглощено, что было невозможно в период до возникновения живых существ». Подтвердите или опровергните данное высказывание.
Решение
На данный момент любое белковое вещество, образованное в результате какого−либо синтеза может быть поглощено более высшим организмом, который питается этим видом белка. §36 Органический мир как результат эволюции
-
§36. Вспомните. Номер №1
Что такое эволюция?
Решение
Биологическая эволюция (от лат. evolutio — «развёртывание») — естественный процесс развития живой природы, сопровождающийся изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.
Номер №2
Что такое концентрация раствора?
Решение
Концентрация – это количественный состав растворенного вещества (в конкретных единицах) в единице объема или массы; величина, характеризующая количественный состав раствора.
Вопросы. Номер №1
Какие основные этапы можно выделить в процессе возникновения и развития жизни на Земле?
Решение
Основные этапы возникновения и развития жизни на Земле:
• абиогенное возникновение органических мономеров (химический);
• формирование биологических полимеров (предбиологический);
• возникновение первых организмов (биологический).
Номер №2
Какое значение для эволюции организмов имело появление в атмосфере планеты свободного кислорода?
Решение
В результате фотосинтеза в земной атмосфере начал накапливаться кислород, что сделало принципиально возможной жизнь на суше, защитив её от губительных ультрафиолетовых лучей.
Подумайте. Номер №1
Почему учёные считают, что развитие жизни на первых этапах скорее всего происходило в водной среде?
Решение
В воде легче передвигаться первичным организмам (жгутиками, к примеру). В воде достать проще питательные вещества. В воде, есть всё, что нужно первичной жизни. §37 История развития органического мира
-
§37. Вспомните. Номер №1
Что такое микро− и макроэволюция?
Решение
Различают микро− и макроэволюцию.
Микроэволюция — эволюционные процессы на уровне популяций, приводящие к образованию новых видов.
Макроэволюция — эволюция надвидовых таксонов, в результате которой формируются более крупные систематические группы.
Номер №2
Что такое эволюция органического мира?
Решение
Эволюция органического мира — это непрерывный процесс развития живой природы, который сопровождается изменением генетического состава популяций, формированием адаптаций, видообразованием и вымиранием видов, преобразованием экосистем и биосферы в целом.
Вопросы. Номер №1
Какие эры выделяют в истории Земли?
Решение
Выделяют несколько эр в истории земли.
Названия эр имеют греческое происхождение:
• катархей (ниже древнейшего)
• архей (древнейший)
• протерозой (первичная жизнь)
• палеозой (древняя жизнь)
• мезозой (средняя жизнь)
• кайнозой (новая жизнь)
Номер №2
Чем объяснить процветание папоротниковидных в карбоне и их постепенное вымирание к концу палеозойской эры?
Решение
Хвощи, плауны и папоротники в каменноугольный период достигли наибольшего расцвета. Этому способствовал тёплый и влажный климат карбона. В пермский период климат стал суше и прохладнее. Это привело к вымиранию крупных папоротниковидных. Среди растений господствующее положение на суше заняли голосеменные растения.
Номер №3
Что способствовало быстрому распространению покрытосеменных?
Решение
Быстрому распространению покрытосеменных растений способствовала их эволюционная пластичность — способность быстро адаптироваться к условиям окружающей среды. Большую роль сыграла тесная эволюционная связь с насекомыми−опылителями.
Важнейшими ароморфозами покрытосеменных являются: происхождение цветка, редукция гаметофита, возникновение двойного оплодотворения и появление семян, заключенных в плод.
Номер №4
Какие наиболее важные события в эволюции организмов произошли в антропогене?
Решение
В антропогене произошло мощное похолодание. Территории Евразии и Северной Америки четырежды подвергались мощным оледенениям. Последний ледниковый период закончился около 10 тыс. лет назад. Распространялись растения и животные, приспособленные к холодному климату. Среди животных этого периода наиболее известны мамонты, шерстистые носороги, пещерные медведи, саблезубые тигры, бизоны, овцебыки и др. Вымирание крупных млекопитающих антропогена учёные связывают с охотой древнего человека. Они истребили мамонтов, шерстистых носорогов, большерогих торфяных оленей и др. Исчезновение многих хищников объясняют тем, что человек уничтожил крупных копытных, которыми они питались.
Около 10 тыс. лет назад человек от собирательства и охоты перешёл к земледелию и скотоводству. С этого времени основные изменения, происходящие в биосфере, так или иначе связаны с хозяйственной деятельностью человека.
Задания. Номер №1
Проанализируйте материал параграфа и определите, какие факторы оказывают наибольшее влияние на эволюцию современных организмов.
Решение
С момента развития промышленности до настоящего временив связи с активным использованием природных ресурсов и нарушением сложившегося в природе равновесия процессы разрушения в биосфере стали преобладать над процессами созидания, причём эти тенденции становятся всё более выраженными. Соответственно наибольшее влияние на эволюцию современных организмов оказывает именно человек.
Подумайте. Номер №1
Почему млекопитающие заняли господствующее положение в животном мире кайнозоя?
Решение
Млекопитающие заняли господствующее положение, приспособившись к различным условиям жизни на суше, в воздухе ив воде, они как бы заменили мезозойских пресмыкающихся. Сумчатые и плацентарные млекопитающие развивались параллельно. От каких−то групп плацентарных насекомоядных произошли хищники и примитивные копытные. §38 Урок-семинар Происхождение и развитие жизни на земле
-
§38. Вспомните. Номер №1
Как можно определить понятие «жизнь»?
Решение
Жизнь — это способ существования белковых тел и нуклеиновых кислот, существенным моментом которой является постоянный обмен веществ с окружающей средой, причем с прекращением этого обмена прекращается и жизнь.
Номер №2
Что представляет собой Земля как космическое тело?
Решение
Земля — третья планета от Солнца. Находится в Солнечной системе, галактика Млечный путь. Является самой плотной среди других планет Солнечной системы. Единственная планета Вселенной, на которой проживают живые организмы.
Номер №3
Кого называют «живые ископаемые»?
Решение
Живые ископаемые, филогенетические реликты — сборное название ныне существующих видов растений и животных, которые относятся к крупным таксонам, почти полностью вымершим десятки или сотни миллионов лет назад.
Темы для обсуждения. Номер №Тема 1
Гипотезы о происхождении Земли
Большинство учёных, занимающихся проблемами происхождения и развития Вселенной, полагают, что Солнечная система сформировалась из прародительского космического облака, в котором возникли некие центры сгущения вещества. Но у астрономов, геологов и физиков ещё не сложилось единого мнения о причинах образования нашей планеты, и ни одна из предложенных гипотез не может в полной мере объяснить строения Солнечной системы. Обсудите вопрос о том, как произошла наша планета. Можно ли оценить во времени процесс становления Земли как планеты? Какими часами измерить продолжительность жизни Солнечной системы? Сколько лет Земле?
Решение
С древнейших времен человечество интересовал вопрос о сотворении нашего мира. Долгое время любопытство людей удовлетворяли сначала языческие мифы, а потом и священные тексты мировых религий. Однако развитие науки, а в особенности астрономии, подтолкнуло людей к поиску научного объяснения возникновения Земли.
Гипотеза Ж. Бюффона
Одним из первых ученых, предложившим свою теорию образования нашей планеты, стал Жорж Бюффон. В 1749 г. он опубликовал труд «Естественная история», в котором и описал свою идею. Согласно ей, в древности в Солнце врезалась гигантская комета, в результате чего от светила отделилась несколько фрагментов, которые со временем образовали планеты солнечной системы.
Бюффон полагал, что изначально Солнце не вращалось вокруг своей оси, но удар кометы, пришедшийся по касательной, раскрутил его, а также придал вращение и тому веществу, из которого возникли планеты. Ученый полагал, что наша звезда является твердым небесным объектом, но это не так. Также Бюффон переоценивал размеры комет. Они слишком малы, чтобы суметь значительно повлиять на звезды.
Теория Канта
Ещё одна попытка объяснить возникновение Земли была предпринята Иммануилом Кантом в 1755 г. Он предположил, что ранее Вселенная была наполнена множеством пылевых частиц, отличавшихся своими размерами и массой. Из−за действия гравитационных сил они стали притягиваться друг к другу, образуя Солнце, а также пылевое облако вокруг него. Постоянные столкновения между частицами привели к вращению звезды и облака, из которого в дальнейшем образовались планеты. При этом планеты изначально были холодными, а не остывали в процессе своего появления.
Современные представления о возникновении Солнечной системы
Предполагается, что раньше на месте нашей планетной системы существовала огромная звезда Коатликуэ, имевшая массу в 30 раз больше современной солнечной массы. Коатликуэ взорвалась и образовала огромное молекулярное облако. Примерно 4,6 млрд лет назад из него стало формироваться Солнце. Начало этого процесса вызвало явление гравитационного коллапса – быстрого сжатия вещества вследствие действия его собственной силы тяжести.
В оставшейся части облака уже возникли другие уплотнения, которые в будущем образовали протопланеты. На момент рождения Солнца их насчитывалось порядка 50−100 этих образований. Они продолжали сталкиваться друг с другом и соединяться, но иногда столкновения приводили к образованию спутников. Считается, что Луна образовалась в результате столкновения протопланеты Тея и Земли примерно 4,533 млрд лет назад. Удар прошел по касательной, а потому наша планета стала вращаться вокруг своей оси.
В начале XXI века среди ученых возобладало мнение, что планеты не сразу заняли положение на своих современных орбитах. 4,5 млрд лет назад они находились значительно ближе к Солнцу, чем сейчас. Теоретически в районе пояса астероидов могла образоваться ещё одна планета, однако этого не произошло из−за формирования Юпитера. Этот гигант обладает огромной массой, поэтому он стал выкидывать из тела из пояса астероидов. Некоторые из астероидов попали во внутреннюю Солнечную систему и бомбардировали уже сформировавшиеся там планеты. За счет этих бомбардировок на Земле появилась вода. В начальный период своего возникновения Земля была сильно разогрета. Однако после прекращения эпохи бомбардировок начался процесс ее остывания.
Учёный Гюйгенс создал в 1637 году первые маятниковые часы, положив начало эпохе точного измерения времени, которыми можно измерить продолжительность жизни Солнечной системы.
Темы для обсуждения. Номер №Тема 2
Каменная летопись Земли
С давних пор люди находили странные образования — окаменелости, напоминавшие то листья растений, то кости животных, то раковины моллюсков. По мере того как росло количество собранных образцов, становилось всё более очевидным, что многие ископаемые животные и растения совершенно не похожи на существующие ныне виды. Сравнивая окаменелости с современными животными и растениями, учёные−палеонтологи делали первые попытки установить условия, в которых жили погибшие организмы. Обсудите вопрос: что могут «рассказать» нам о развитии жизни на Земле горные породы и содержащиеся в них окаменелости?
Решение
Земле около 4,5 миллиарда лет. Однако в «каменной летописи» подробно описываются лишь примерно 600 миллионов лет ее поздней геологической истории под названием фонерозой. Эта эра начинается с кембрийского периода протяженностью 65 миллионов лет, в котором стартовала «Эстафета жизни».
В Кембрии появились первые беспозвоночные животные — моллюски, медузы, черви. В ордовике в течение последующих 60 миллионов лет — первые рыбы. Затем в силуре, длившемся около 30 миллионов лет, — наземные растения. Как в калейдоскопе, менялись фрагменты эволюции животного и растительного мира.
В осадочных толщах девона палеонтологи находят окаменелые скелеты первобытных амфибий. Предки современных лягушек стали населять планету примерно 400 миллионов лет назад. За девоном последовал карбон. Это был самый продолжительный в фанерозое период, длившийся 75 миллионов лет. В карбоне зародились рептилии. Впрочем, самые гигантские из низ — многотонные динозавры и их собратья — довольно быстро исчезли с лица Земли.
Следующий период — триас — длился 35 миллионов лет, а за ним юра — 58 миллионов лет. Где−то на границе триаса и юры, то есть 200 миллионов лет назад, на смену гигантским ящерам пришли млекопитающие, а несколько позже — и меловом периоде — появились птицы.
А вот история появления человека по шкале геологического времени самая короткая. Разумный человек сформировался более 2 миллионов лет назад в плейстоцене.
Осадочные горные породы часто содержат остатки животных и растений, попавшие в отложения до их превращения в породу. Ткани и кости организмов постепенно замещаются минералами и, окаменев, хорошо сохраняются. Окаменелости рассказывают нам о жизни в глубокой древности и помогают геологам определять возраст породы.
Некоторые осадочные породы почти полностью состоят из окаменелостей. Например, известняк−ракушечник — из ископаемых морских раковин, мел — из микроскопических панцирей морского планктона, уголь — из спрессованных частей растений.
Если увеличить мел в тысячу раз с помощью электронного микроскопа, мы увидим, что он состоит из кокколитов — пластинок панциря одноклеточных планк тонных водорослей кокколитофоридов, живших в доисторических океанах.
Темы для обсуждения. Номер №Тема 3
Лестница жизни
Исследуя ископаемые остатки животных и растений (окаменелости), а также образцы горных пород, учёные установили, что историю нашей планеты можно разделить на ряд больших этапов. Изучите геохронологическую шкалу (см. рис. 44) и обсудите, какие изменения происходили в органическом мире на разных этапах развития. Какие ещё объекты, помимо названных выше, используют исследователи для установления событий, происходивших в истории развития Земли?
Решение
Жизнь на нашей планете появилась около 3,8 млрд лет назад. В это время уже оформляется земная кора. В последствии непрерывного движения тектонических плит, происходило её постоянное изменение.
Первые живые организмы появляются в воде, а на сушу выбираются спустя несколько миллионов лет. Процесс геологического развития Земли происходит и сейчас.
Всю историю Земли учёные делят на временные отрезки – эоны. Существуют 2 крупных эона в истории Земли: Докембрий и Фанерозой. В свою очередь эоны делятся на эры, а эра − на периоды. Каждый из этапов характеризуется важными событиями в формировании условий для жизни на Земле. Смена этапов происходит в результате масштабных природных катаклизмов.
Архей – самый древнейший этап жизни в истории Земли. Сам термин был предложен геологом Дж. Дана в 1872 году. Начинается этот период примерно 4,5 млрд лет назад, когда планета Земля только формировалась. Сохранившиеся горные породы этого времени свидетельствуют о развитии прокариотической (доядерной) формы жизни. Первые фотосинтезирующие организмы сохранились до наших дней в виде окаменелостей и их возраст насчитывает 3,4 млрд лет. В атмосфере присутствовал хлор, водород и аммиак. В Архее формируются залежи серы, никеля, железа. Уровень радиации в это время был достаточно высок, а температура доходила до 80 градусов по Цельсию.
Протерозойская эра начинается примерно 2,5 млрд лет назад и длится до 540 млн лет назад. Это самый длительный геологический период в истории Земли. Происходит формирование почвы и одноклеточных организмов, появляются первые водоросли, черви и моллюски. С начала периода кислород в атмосфере отсутствует, но со временем его начинают выделять бактерии, жившие в «первичном бульоне». У некоторых из них появляется способность к аэробному дыханию. Солнце начинает давать больше света, однако его недостаточно для прогрева Земли. Наоборот, – Земля значительно охлаждается в этот период. Вся планета покрывается ледником, отсюда появляется гипотеза Земля−снежок. Вероятно, похолодание было связано с резким увеличением кислорода в атмосфере.
Палеозой делится на 6 периодов:
• Кембрийский период – этот период занимает 530−490 млн лет назад. В кембрии происходит формирование флоры и фауны Земли. Однако из−за высоких температур живые существа не могли проживать на суше, как правило, жизнь развивалась в воде. В океане жили водоросли, моллюски и членистоногие.
• Ордовикский период (490 – 422 млн лет назад). В океане начинают появляться позвоночные, коралловые и губки. На суши распространяются лишайники, а также первые членистоногие.
• Силурский период начинается с 422 и заканчивается 418 млн лет назад. В нём появляются растения на суше, у членистоногих возникает лёгочная ткань. У позвоночных формируется костный скелет. В силуре появляются климатические зоны, а также возникают горные массивы.
• Девонский период длится с 418 по 353 млн лет назад. Поверхность земли покрывается лесами. Появляются амфибии, живущие на суше, а также первые насекомые.
• Каменноугольный период длился с 353 по 290 млн лет назад. Появляются земноводные, но в конце периода температура сильно снижается, что приводит к вымиранию живых существ.
• Пермский период охватывает промежуток с 290 по 249 млн лет назад. Появляются пресмыкающиеся, температура возрастает, образуются пустыни.
В свою очередь мезозой делится на 3 периода:
• Триасовый период (248 – 200 млн лет назад) – в это время суша начинает делиться на континенты. Возникает класс млекопитающих и семейство растений.
• Юрский период (200 – 140 млн лет назад) – это период отличает возникновение покрытосеменных растений и прародителей птиц – динозавров.
• Меловой период (140 – 65 млн лет назад) – развиваются высший формы млекопитающих и птиц. В конце мелового периода вымирают динозавры.
Кайнозой – это современная эра Земли. Начинается 65 млн лет назад. Этот период истории Земли отличается большим разнообразием видов животных и растений, наземных млекопитающих. Кайнозой также является эрой саванн, цветковых растений и насекомых. Происходит эволюция птиц.
Темы для обсуждения. Номер №Тема 4
Живые ископаемые
Среди ныне живущих видов организмов можно встретить тех, которые принадлежат к группам животных и растений, обитающих на Земле уже многие миллионы лет. Их принято называть «живыми ископаемыми». Все они претерпели очень мало изменений за долгие геологические эпохи, и у всех у них есть своеобразные черты, кажущиеся примитивными в сравнении с большинством современных групп растений и животных. Обсудите возможные причины такого относительного постоянства.
Решение
Изучая окаменелости, можно сделать вывод, что ни один вид не сохраняется вечно — средний срок распространения отдельного вида длится от одного до десяти миллионов лет. Из всех видов, когда−либо обитавших на Земле, 99,9 % являются вымершими, поэтому случаи так называемых живых ископаемых крайне редки. Живым ископаемым называется живой организм, который не отличается в основных чертах от организмов, изученных по окаменелым остаткам. Это современные организмы с анатомическими или физиологическими признаками, которые присутствовали у их вымерших предков. Часто они встречаются в очень удаленных, ограниченных и почти не изменившихся средах обитания. Поэтому их эволюция протекала крайне медленно.
К этой категории принадлежат магнолия, гинкго двулопастный, двоякодышащие рыбы, некоторые моллюски, вроде наутилуса и лингулы, и целакант (латимерия). Все живые ископаемые не обязательно считаются переходным звеном от одного типа животных к другому, но некоторые сочетают признаки разных групп и свидетельствуют об их происхождении от общего предка.
В качестве примера приведем следующие виды:
• Перипатус (Peripatus), совмещающий признаки, свойственные членистоногим и кольчатым червям.
• Неопилина (Neopilina), которая может быть переходным звеном между кольчатыми червями и моллюсками.
• Ланцетник (Amphioxus), который представляет собой связующее звено между позвоночными и беспозвоночными.
Изучение живых ископаемых помогает проверить уже имеющиеся данные о связи между различными группами организмов, а также сверить реконструкцию вымерших животных на основе ископаемых остатков.
Конечно же, эти современные животные и растения не совсем идентичны их ископаемым предкам, но они с полным правом могут называться живыми ископаемыми, поскольку многие их признаки сохранились с древнейших времен и похожи на признаки вымерших организмов. Иногда их называют реликтовыми видами (от лат. relictus — остаток). §39 Экология как наука
-
§39. Вспомните. Номер №1
Что такое экология?
Решение
Экология —наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой. Современная экология — универсальная, бурно развивающаяся комплексная наука, имеющая большое практическое значение для всех жителей нашей планеты.
Номер №2
Какие среды жизни вам известны?
Решение
По преобладающему фактору или комплексу факторов, которые называются средообразующими, выделяют 4 среды жизни: водную, наземно−воздушную, почвенную и организменную.
Номер №3
Какие экологические факторы вы знаете?
Решение
Экологические факторы очень многообразны как по своей природе, так и по воздействию на живые организмы. Условно все факторы среды подразделяют на три основные группы: абиотические, биотические и антропогенные.
Моя лаборатория. Номер №1
Изучение приспособлений организмов к определённой среде обитания (на конкретных примерах)
1. Рассмотрите трёх представителей животного мира: наземное млекопитающее, птицу и рыбу. При этом:
а) отметьте особенности внешнего строения предлагаемых животных, связанные со средой обитания;
б) вспомните, какие особенности внутреннего строения этих организмов можно рассматривать как приспособление к определённой среде обитания.
2. Рассмотрите трёх представителей растительного мира: ксерофит суккулент (кактус, алоэ), гидрофит (элодея), гигрофит — живущий при повышенной влажности почвы и воздуха (папоротник, монстера). При этом:
а) отметьте особенности внешнего строения, характерные для этих растений;
б) вспомните, какие особенности внутреннего строения предлагаемых растений связаны с условиями обитания.
3. Сделайте вывод.
Решение
1.Организм Особенности внешнего строения, связанные со средой обитания Особенности внутреннего строения этих организмов как приспособление к определённой среде обитания Птицы (орел) Передние конечности превращены в крылья, тело покрыто перьями, тело обтекаемой формы (борьба с сопротивлением воздуха), наличие хвоста Полые кости, негибкое туловище и гибкая шея, воздушные мешки и крылья с развитой мускулатурой Рыбы (окунь) Тело обтекаемой формы с гладкой поверхностью за счет чешуи и слизи (или только слизи), парные и непарные плавники, боковая линия Жабры и воздушный пузырь (глубина погружения) Млекопитающие (медведь) Развитое строение черепа, конечностей, зубов, ушей. Также наличие желез и волосяного покрова (есть исключения). Слой подкожного жира, легкие альвеолярного типа, бинарное зрение. Более усложненный головной мозг, наличие четырехкамерного сердца 2.
Организм Особенности внешнего строения, связанные со средой обитания Особенности внутреннего строения этих организмов как приспособление к определённой среде обитания Суккулент (кактус) Видоизмененные листья−колючки, также стебель с запасом воды (ребристый) В стебле накапливается вода Гидрофит (элодея) Тонкие покровы стебля, отсутствие корней Внутри стебля присутствуют специальные клетки, запасающие кислород Гигрофит (монстера) Воздушные корни, которые крепятся к другим стеблям Тонкие листья с большим количеством устьиц
3. Вывод: в следствие приспособления к условиям окружающей среды (адаптации) организм приобретает внешние и внутренние признаки, которые помогают ему лучше прижиться в условиях этой среды.
Вопросы. Номер №1
Что такое экологические факторы? Какие группы экологических факторов вам известны?
Решение
Экологические факторы — свойства среды обитания, определяющие условия метаболизма организма и биогеоценоза (экосистемы) в целом. Условно все факторы среды подразделяют на три основные группы: абиотические, биотические и антропогенные.
Абиотические факторы — это компоненты и явления неживой природы.
Биотические факторы — это всевозможные формы влияния живых организмов друг на друга (например, опыление насекомыми растений, конкуренция, поедание одних организмов другими, паразитизм) и на среду.
Антропогенные факторы — это все те формы деятельности человека, которые воздействуют на естественную природную среду, изменяя условия обитания живых организмов, или непосредственно влияют на отдельные виды растений и животных.
Номер №2
Какие среды обитания организмов вам известны?
Решение
Средой называют всё то, что окружает живое существо в природе. На Земле существуют четыре основные среды обитания, освоенные и заселённые организмами. Это водная среда, наземно−воздушная, почвенная и, наконец, среда, образуемая самими живыми организмами.
Задания. Номер №1
Докажите, что среда обитания оказывает влияние на строение и жизнедеятельность организма.
Решение
Условия среды оказывают определённое влияние (положительное или отрицательное) на существование и географическое распространение живых существ. В связи с этим условия среды рассматривают как экологические факторы. Организмы получают пищу из этой среды; распространение растений и животных ограничивается их выносливостью к физическим условиям.
Подумайте. Номер №1
Почему экологические знания необходимы каждому члену общества?
Решение
Все имеющиеся в природе экологические факторы воздействуют на жизнь организмов по разному и имеют различную степень важности для разных видов.
К числу наиболее интенсивно действующих факторов можно отнести загрязнение атмосферы, водоёмов и поверхности суши отходами промышленного производства, вырубку лесов, оказывающую влияние на состояние почвы и режим водоёмов, интенсивный выпас скота, приводящий к нарушению биотических связей в луговых экосистемах, распашку земель, строительство гидротехнических сооружений и др. Все эти факторы очень плохо влияют на среду обитания, и могут привести к массовому вымиранию видов, в том числе человека. Для ее сохранения нужны экологические знания. §40 Влияние экологических факторов на организмы
-
§40. Вспомните. Номер №1
Что изучает экология?
Решение
Экология — это наука о связях между живыми организмами и окружающей средой.
Номер №2
Какова роль экологии в настоящее время и почему её необходимо изучать?
Решение
Экология — наука о взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой.
Все имеющиеся в природе экологические факторы воздействуют на жизнь организмов по разному и имеют различную степень важности для разных видов.
К числу наиболее интенсивно действующих факторов можно отнести загрязнение атмосферы, водоёмов и поверхности суши отходами промышленного производства, вырубку лесов, оказывающую влияние на состояние почвы и режим водоёмов, интенсивный выпас скота, приводящий к нарушению биотических связей в луговых экосистемах, распашку земель, строительство гидротехнических сооружений и др. Все эти факторы очень плохо влияют на среду обитания, и могут привести к массовому вымиранию видов, в том числе человека. Вот поэтому экологическая наука очень важна ждя изучения.
Моя лаборатория. Номер №1
Строение растений в связи с условиями жизни
1. Изучите внешнее строение растений (кактус, алоэ, гибискус, бегония, циперус, калла, папоротник, валлиснерия, элодея и др.). Отметьте особенности их строения. С чем они связаны? К каким условиям жизни приспособлено каждое из этих растений?
2. Приготовьте микропрепараты поперечных срезов частей растений:
1) поместите объект (лист, стебель, корень) в расщеп кубика картофеля или пенопласта;
2) косым скользящим движением лезвия сделайте срез такого кубика вместе с объектом (срез должен быть как можно тоньше, прозрачным, площадью в несколько $мм^{2}$);
3) полученный срез перенесите на кончике препаровальной иглы в каплю воды на предметном стекле;
4) капните на срез раствор флороглюцина, через 1,5 минут тяните раствор фильтровальной бумагой и добавьте 1—2 капли концентрированной соляной кислоты. (При работе с кислотой следует соблюдать осторожность!);
5) после покраснения одревесневших оболочек снова оттяните реактив фильтровальной бумагой, нанесите на срез 1—2 капли глицерина;
6) накройте объект покровным стеклом и изучайте под микроскопом. Для изучения анатомического строения можно использовать готовые микропрепараты.
3. Рассмотрите микропрепараты, обращая внимание на признаки, указанные в таблице. Начертите в тетради таблицу и занесите в неё результаты исследования.
Особенности анатомического строения растений в зависимости от условий жизниНазвание растений Анатомическая характеристика растений Толщина покровной ткани Развитие механической ткани Форма и расположение клеток основной ткани Наличие и расположение устьиц Условия обитания 4. Сделайте вывод.
Решение
1. Внешнее строение у пустынных растений (алоэ, кактуса и молочаи) характеризуется видоизмененными листьями (листьями−колючками − у кактуса), а также покрывающим листья воском (алоэ), чаще всего по цвету такие растения зеленые. В случае (гибискуса, традесканции, папоротника) можно выделить стандартные зеленые листья крупного размера, устьица у них также большие, такие растения любят свет. Кактусы, алоэ произрастают в пустынных местностях, а гибискус, папоротники обитают в тропическом климате. В случае растений, произрастающих в условиях недостатка влаги, органами в которых они запасают влагу являются стебли, а также листья (алоэ), также корни. Уменьшают риск перегрева видоизмененные листья (колючки у кактуса), а также плотные покровы (алоэ).
2. Приготовьте микропрепараты поперечных срезов частей растений:
1) поместите объект (лист, стебель, корень) в расщеп кубика картофеля или пенопласта;
2) косым скользящим движением лезвия сделайте срез такого кубика вместе с объектом (срез должен быть как можно тоньше, прозрачным, площадью в несколько $мм^{2}$);
3) полученный срез перенесите на кончике препаровальной иглы в каплю воды на предметном стекле;
4) капните на срез раствор флороглюцина, через 1,5 минут тяните раствор фильтровальной бумагой и добавьте 1—2 капли концентрированной соляной кислоты. (При работе с кислотой следует соблюдать осторожность!);
5) после покраснения одревесневших оболочек снова оттяните реактив фильтровальной бумагой, нанесите на срез 1—2 капли глицерина;
6) накройте объект покровным стеклом и изучайте под микроскопом. Для изучения анатомического строения можно использовать готовые микропрепараты.
3.Название растений Анатомическая характеристика растений Толщина покровной ткани Развитие механической ткани Форма и расположение клеток основной ткани Наличие и расположение устьиц Условия обитания Кактус толстая хорошо развитая Объемные клетки, приспособленные к накоплению воды Большое количество устьиц, для охлаждения растения Пустынная местность, жаркий и сухой климат Алоэ толстая хорошо развитая Наличие водоносных клеток для запасания воды Среднее количество устьиц, открывающееся только ночью Пустынная местность, жаркий и сухой климат Элодея толстая Слабо развитая Вытянутые Отсутствуют Тропический климат, растения полностью погружено в воду 4. Вывод: условия среды влияют на внешнее и внутренне строение растения.
Вопросы. Номер №1
Что такое толерантность? Что характеризует кривая толерантности?
Решение
Естественно, что у организмов, живущих в определённой среде, вырабатываются специфические приспособления к экологическим условиям именно этой среды. Однако разные организмы обладают разной толерантностью (лат. tolerantia — терпение) — способностью организмов выдерживать изменения условий жизни (например, колебания температуры). Это очень важное свойство живого, позволяющее приспосабливаться к изменяющимся условиям. Любой экологический фактор имеет определённые пределы положительного влияния на организмы. Например, организм может погибнуть как от слишком низкой, так и от слишком высокой температуры.
На графике толерантность обычно представлена в виде симметричной кривой, которую называют кривой толерантности. Положение вершины кривой указывает оптимальные (наилучшие) условия по этому фактору для особей данного вида.
Номер №2
Что такое адаптация? Какую роль она играет в жизни организма?
Решение
Процесс и результат приспособления организмов к условиям окружающей среды называют адаптацией. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями.
Номер №3
Приведите примеры адаптаций животных и растений, живущих в условиях пустыни.
Решение
Некоторые растения, живущие в засушливых районах, образуют в течение одного года три поколения листьев, причём листья каждого поколения обладают своим характерным строением. У некоторых из них во время влажного сезона образуются сравнительно крупные листья. Во время более засушливого сезона они опадают, а на смену им приходят мелкие листья, или чешуйки. Иногда исчезает и такая листва, а растение проводит наиболее засушливый период лишь с зелёными стеблями да колючками. Так происходит, например, у молочаев.
Подумайте. Номер №1
В каких предметных областях употребляют термин «толерантность»? Что он обозначает?
Решение
Толерантность (от лат. tolerantia — «терпение, терпеливость, способность переносить») — социологический и биологический термин, обозначающий терпимость к иному мировоззрению, образу жизни, поведению и обычаям. Термин толерантность помимо биологии, используют также в гуманитарных и медицинских науках. §41 Экологическая ниша
-
§41. Вспомните. Номер №1
Что такое местообитание?
Решение
Местообитание − участок суши или водоёма, занятый частью популяции особей одного вида и обладающий всеми необходимыми для их существования условиями (климат, рельеф, почва, пища и др.).
Номер №2
Что такое пищевая цепь?
Решение
Пищевая (трофическая) цепь — ряд взаимоотношений между группами организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов), при которых происходит перенос вещества и энергии путём поедания одних особей другими.
Номер №3
Что такое конкуренция?
Решение
Конкуренция – это борьба особей за необходимые им ресурсы. Животные чаще всего конкурируют друг с другом за пищевые ресурсы, а растения − за свет и воду.Моя лаборатория. Номер №1
Описание экологической ниши организма
1. Выберите 2−3 хорошо известных организма.
2. Опишите экологическую нишу для каждого организма, указав не менее четырёх факторов среды (температуру, освещённость, влажность, плодородие, пищевой ресурс и др.).
Решение
Экологическая ниша волка: волки обитают в горах, лесах (умеренный климат), могут переживать более суровые зимы (низкие температуры), так и более приятную погоду (плюсовые температуры). Волки стайные животные, обитающие на какой−либо территории.Основное питание волка − это мелкие млекопитающие, такие как: сурки, зайцы, барсуки, лисы и т.д. Образ жизни: ночной, всесезонный. Врагами и конкурентами являются рыси и лисы.
Цепь питания: минеральные вещества − растение − заяц − волк.
Экологическая ниша ромашки: произрастает на обочинах дорог, пустырях (в теплом климате). Начинает расти при плюсовых температурах, любит свет. Растет на щелочных и песчанных почвах. Цвет с конца весны и до середины осени.
Цепь питания: минеральные вещества − ромашка
Вопросы. Номер №1
Чем различаются понятия «местообитание»и «экологическая ниша»?
Решение
Местообитание организма — место, где он живёт.
Экологическая ниша — совокупность необходимых для существования данного вида условий среды, а также роль вида в биологическом сообществе.
Номер №2
Могут ли разные виды занимать одну экологическую нишу?
Решение
В природе на одной и той же территории обитают сотни групп организмов разных видов. Мы знаем, что организмы ведут жёсткую конкурентную борьбу между собой, а уживаются благодаря тому, что занимают разные экологические ниши.
Можно сказать, что ниша — «профессия» организма. Так, кенгуру, зебра и бизон обитают на разных континентах, но занимают сходные ниши на просторах степей. В то же время травоядные животные, обитающие в одном месте, могут занимать различные экологические ниши, поедая траву на разной высоте.
Номер №3
Может ли один вид занимать разные экологические ниши? От чего это зависит?
Решение
Один и тот же вид в разные периоды развития может занимать различные экологические ниши. Например, головастик питается растительной пищей, а взрослая лягушка — типичное плотоядное животное, поэтому их ниши различны.
Номер №4
Какое значение имеют экологические ниши в жизни сообщества?
Решение
Экологические ниши позволяют видам существовать в окружающей среде. При правильных условиях этот вид будет процветать и играть уникальную роль. Без экологических ниш биоразнообразие было бы меньше, и экосистема не была бы сбалансирована.
Подумайте. Номер №1
Можно ли по кривой толерантности судить об экологической нише данного организма?
Решение
По кривой толерантности можно судить об экологической нише организмов, так как толерантная кривая характеризует пределы положительного влияния экологического фактора на организмы. §42 Структура популяций
-
§42. Вспомните. Номер №1
Что такое популяция?
Решение
Популяция — в биологии совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.
Номер №2
Может ли вид состоять из одной популяции?
Решение
Да, может, так как каждый вид состоит из одной или нескольких популяций. Популяция, как структурная единица вида, является наименьшим его эволюционным элементом.
Номер №3
Какова роль популяций в эволюции?
Решение
У каждой популяции сформирован свой генофонд – совокупность всех генотипов особей из данной популяции. Генофонд может меняться со временем в следствие мутаций, что приводит к появлению нового вида. Происходит процесс эволюции.
Вопросы. Номер №1
В одном озере живут окунь, ёрш, карась, щука, плотва. В соседнем, изолированном от первого водоёме обитают окунь, щука, судак, лещ, плотва. Сколько видов и сколько популяций населяют оба водоёма?
Решение
Оба водоема населяют 7 видов:
• Окунь
• Ерш
• Судак
• Карась
• Плотва
• Лещ
• Щука
А популяций в водоеме 10, так как окунь, щука и плотва, живущие в разных водоемах, относятся к разным популяциям.
Номер №2
Какими свойствами обладают популяции? Охарактеризуйте эти свойства.
Решение
Популяция обладает не только биологическими свойствами составляющих её организмов, но и собственными, которые присущи группе особей в целом. К таким свойствам относятся, например, рождаемость, смертность, возрастной состав (структура) и численность особей.
Наилучшим образом популяцию как группу организмов характеризует численность — определённое число особей на данной площади.
Рождаемость характеризует способность популяции к увеличению численности за счёт размножения особей. Показатель рождаемости — это число новых особей (также яиц, семян), родившихся (вылупившихся, отложенных) в популяции за определённый промежуток времени.
Если проследить судьбу некоторой группы особей, родившихся в одно и то же время, можно легко обнаружить, что их численность в течение жизни непрерывно снижается в результате отмирания части особей. Этот процесс называют смертностью. Средняя продолжительность жизни определяется величиной смертности особей в группе организмов, появившихся на свет в одном и том же году.
Подумайте. Номер №1
Какова была численность популяции перед началом промысла, если в начале сезона было помечено 1000 рыб, а в ходе последующего лова из 5000 пойманных рыб 350 оказались мечеными?
Решение
Пусть 5000 пойманных рыб − 100%,
тогда 350 меченых в отлове − x
Составляем пропорцию:
5000/350 = 100/x
x = (350 * 100)/5000 = 7
7% − из помеченных
1000 − 7%
х − 100%
Составляем пропорцию:
1000/x = 7/100
x = (1000 * 100)/7= 14 285 рыб (численность популяции перед началом промысла) §43 Типы взаимодействия популяций разных видов
-
§43. Вспомните. Номер №1
Какие биотические факторы среды вам известны?
Решение
Биотические факторы — факторы живой природы, влияющие на организм. Примеры: микроорганизмы, животные и растения.
Номер №2
Какие виды конкурентной борьбы вам известны?
Решение
Конкуренция – это борьба особей за необходимые им ресурсы. Различают: внутривидовую и межвидовую конкуренцию, а также борьбу с неблагоприятными условиями.
Номер №3
Что такое симбиоз?
Решение
Симбиоз — это тесное и продолжительное сосуществование представителей разных биологических видов; взаимовыгодные отношения двух видов.
Вопросы. Номер №1
Какие вам известны примеры положительных и отрицательных взаимодействий между организмами разных видов?
Решение
Все биотические взаимодействия можно разделить на 6 групп:
1) организмы не оказывают влияния друг на друга (0 0);
2) между организмами существуют взаимовыгодные полезные связи — симбиотические отношения (+ +);
3) отношения, вредные для обоих организмов (– –);
4) один из организмов получает выгоду, другой испытывает угнетение (+ –);
5) один вид получает пользу, другой не испытывает вреда (+ 0);
6) один вид угнетается, другой не извлекает пользы (– 0).
Номер №2
В чём заключается сущность отношений типа хищник—жертва?
Решение
Хищничество (+ –) — такой тип взаимоотношений популяций, при котором представители одного вида поедают (уничтожают) представителей другого, т.е. организмы одной популяции служат пищей для организмов другой популяции. Хищник обычно сам ловит и умерщвляет свою жертву, после чего съедает её полностью или частично. Поэтому для хищников характерно охотничье поведение. Но кроме хищников−охотников существует ещё и большая группа хищников−собирателей, способ питания которых заключается в простом поиске и сборе добычи. Таковы, например, многие насекомоядные птицы, собирающие пищу на земле, в траве или на деревьях.
Номер №3
В чём сходство и различие хищничества и паразитизма?
Решение
Основное сходство хищничества и паразитизма состоит в том, что один вид отрицательно воздействует на особи другого, получая от этого выгоду.
Отличия связаны с тем, что в отношениях хищник−жертва оба организма постоянно совершенствуются, а в отношениях паразит−хозяин адаптации паразита часто направлены на упрощение внутренней организации и приспособление к конкретному местообитанию на теле или в теле хозяина.
Номер №4
Как вы понимаете мутуализм и симбиоз?
Решение
Симбиоз — неразделимые связи двух видов, предполагающие обязательное тесное сожительство организмов, иногда даже с элементами паразитизма.
Симбиотические отношения, при которых наблюдается устойчивое взаимовыгодное сожительство двух организмов разных видов, называют мутуализмом (+ +).
Задания. Номер №1
Приведите известные вам примеры симбиотических взаимоотношений.
Решение
Классическим примером симбиоза являются лишайники, представляющие собой тесное взаимовыгодное сожительство грибов и водорослей. Благодаря симбиозу лишайники достигли высокого видового разнообразия (более 20 тыс. видов) и получили способность жить в самых суровых условиях: в полярных областях, на голых скалах, на коре деревьев, в высокогорьях.
Номер №2
Приведите примеры внутривидовой конкуренции и объясните к каким последствиям она приводит.
Решение
Внутривидовая конкуренция включает массу примеров: от собак, дерущихся за кость, до оленей, сцепляющихся рогами в схватке за самку. Даже микроскопические бактерии активно конкурируют с помощью различных механизмов, таких, как использование определенного ресурса, необходимого конкурентам, или использование метаболических функций, чтобы сделать внешнюю среду непригодной для других видов бактерий.
Подумайте. Номер №1
Какую роль экологические взаимодействия организмов играют в экосистеме?
Решение
Все составные компоненты экосистем находятся в постоянном взаимодействии. Однако любая экосистема чрезвычайно устойчива и ее составляющие строго сбалансированы, другими словами, в биогеоценозах соблюдается экологическое равновесие.
Экологическое равновесие — это состояние экосистемы, при котором состав и продуктивность ее биотической части (растений, животных, грибов, водорослей, бактерий) соответствует абиотическим условиям — почве и климату. §44 Экосистемная организация природы Компоненты экосистем
-
§44. Вспомните. Номер №1
Что такое цепи питания?
Решение
Цепь питания − это последовательность того, кто кого ест в биологическом сообществе для получения питательных веществ и энергии, поддерживающих жизнедеятельность.
Номер №2
Какие организмы называют автотрофами?
Решение
Автотрофы, или автотрофные организмы — организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических.
Номер №3
Какие организмы относят к гетеротрофам?
Решение
Гетеротрофы — организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза.
Вопросы. Номер №1
Приведите примеры экосистем.
Решение
Примером экосистемы может служить пруд, включающий сообщество гидробионтов (организмов, жизнь которых протекает в воде), физические свойства и химический состав воды, особенности рельефа дна, состав и структуру грунта, атмосферный воздух, взаимодействующий с поверхностью воды, солнечную радиацию.
Номер №2
Из каких основных компонентов состоят экосистемы? Ответ представьте в виде схемы.
Решение
Задания. Номер №1
Сделайте описание любой экосистемы.
Решение
Экосистема болота
Болото – это целостный природный комплекс, где три основных его компонента – переизбыток влаги, органические отложения в виде торфа и специфическая растительность – определяют существования друг друга и экосистемы в целом. Торф удерживает влагу, а болотная растительность в условиях переувлажнения образует торф.
Подумайте. Номер №1
В чём различие понятий «экосистема» и «биогеоценоз»?
Решение
Экосистема и биогеоценоз — близкие понятия, но если термин «экосистема» подходит для обозначения систем любого ранга, то «биогеоценоз» относится только к участкам суши, на которых существуют растительные сообщества — фитоценозы. §45 Структура экосистем
-
§45. Вспомните. Номер №1
Что такое пищевая цепь и пищевая сеть?
Решение
Пищевая (трофическая) цепь – это последовательность того, кто кого ест в биологическом сообществе (экосистеме) для получения питательных веществ и энергии, поддерживающих жизнедеятельность.
Пищевая сеть — пищевые отношения групп организмов в сообществе, где все живые существа являются объектами питания других.
Номер №2
Какую роль играет ярусность в фитоценозе?
Решение
Ярусность в растительных сообществах способствует уменьшению конкуренции между разными видами за общие ресурсы (свет, воду, минеральное питание). Любой фитоценоз, как правило, состоит из нескольких ярусов. Даже в степных сообществах, помимо основного яруса, можно выделить нижний ярус, образованный низшими растениями.
Вопросы. Номер №1
Какое значение имеет разнообразие видов в сообществе?
Решение
Видовое разнообразие − очень важное свойство экосистем. С ним связана устойчивость систем к неблагоприятным факторам среды. Разнообразие обеспечивает как бы подстраховку, дублирование устойчивости. Вид, который присутствует в числе единичных экземпляров, при неблагоприятных условиях для широко представленного вида, в том числе и доминантного, может резко увеличить свою численность и таким образом заполнить освободившееся пространство (экологическую нишу), сохранив экосистему как единое целое.
Номер №2
Чем объясняется ярусное строение фитоценозов?
Решение
Ярусное строение фитоценоза даёт растениям возможность более полно использовать ресурсы среды, прежде всего свет, тепло и влагу. Растения разных ярусов живут в разных условиях, что уменьшает конкуренцию и способствует увеличению видового разнообразия. Чем благоприятнее условия местообитания, тем сложнее ярусность.
Номер №3
Что такое пищевая цепь и пищевая сеть?
Решение
Пищевые связи в сообществах представляют собой механизмы передачи энергии от одного организма к другому — пищевые цепи.
В каждом сообществе пищевые цепи переплетены в сложную пищевую сеть. Схематически её можно представить в виде скрещивающихся линий, соединяющих различные звенья пищевых цепей, напоминающих сеть. Пищевая сеть объединяет растения и животных.
Задания. Номер №1
Расскажите, основываясь на своих наблюдениях, о жизни животных, обитающих в разных ярусах лесного сообщества.
Решение
Живые организмы распределены в пространстве неравномерно. Обычно они составляют группировки, что является приспособительным фактором в их жизни. Такие группировки организмов определяют горизонтальную структуру биоценоза. Примеров такого распределения можно привести множество.
В разных ярусах леса наблюдается неодинаковые условия местообитания.
Так, в верхнем ярусе сказывается яркое солнечное освещение и дуют сильные ветры. Здесь обычно гнездятся хищные птицы (беркут, коршун, ястреб, ворон). Для устройства гнезда им нужно укромное высоко расположенное место. Из млекопитающих обитателем верхнего яруса является лесная куница. Она очень неохотно и редко спускается на Землю, предпочитая жить в кронах деревьев.
В густых зарослях подлеска в почве, при плохой освещенности тоже гнездятся некоторые птицы. В сумрачных зарослях кладки яиц и птенцы находятся в большей безопасности.
В нижнем ярусе обычно обитают хищники. Бурый медведь − всеядное животное. Он охотится на зверей, а также питается ягодами, кореньями и плодами. Гадюки питаются в основном мышевидными грызунами. Ежи селятся под корнями деревьев, под камнями, роют норы.
Подумайте. Номер №1
Почему при географической изоляции наблюдается, как правило, сокращение числа видов?
Решение
Географическая изоляция в биологии — это процесс, связанный с разрывом ареала обитания отдельного вида на не сообщающиеся между собой части. Ввиду того, что географическая изоляция исключает возможность скрещивания, в каждой изолированной популяции формируется особое направление эволюционного процесса. Как результат — наличие отличий в генотипической структуре, а также ослабление или полное прекращение обмена генами между популяциями, а также сокращение числа видов. §46 Поток энергии и пищевые цепи
-
§46. Вспомните. Номер №1
Что такое продуценты, консументы, редуценты?
Решение
Продуценты — организмы, способные производить органические вещества из неорганических, то есть все автотрофы.
Консументы — гетеротрофы, организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые автотрофами (продуцентами).
Редуценты— организмы (в основном бактерии и грибы), разрушающие отмершие останки живых существ, превращая их в неорганические и простейшие органические соединения.
Номер №2
Что такое пищевые цепи и пищевые сети?
Решение
Пищевая (трофическая) цепь – это последовательность того, кто кого ест в биологическом сообществе (экосистеме) для получения питательных веществ и энергии, поддерживающих жизнедеятельность.
Пищевая сеть — пищевые отношения групп организмов в сообществе, где все живые существа являются объектами питания других.
Вопросы. Номер №1
Откуда организмы получают энергию и как они её расходуют?
Решение
Продуценты аккумулируют солнечную энергию и запасают её. Консументы получают свою долю энергии, часть которой тратят на процессы, происходящие в клетках, а также выводят с продуктами жизнедеятельности в окружающую среду. Оставшаяся часть энергии расходуется на процессы роста, размножение и рассеивается в виде тепла. Часть растительной биомассы (суммарная масса растений), не съеденная животными, вместе с запасённой в ней энергией поступает в почву в виде опада. Растительный опад, трупы и экскременты животных служат источником питательных веществ и энергии для редуцентов. Так же как и консументы, редуценты часть энергии запасают в своей биомассе, а часть рассеивают в виде тепла. После гибели редуцентов их клетки разлагаются, возвращая в почву органические вещества.
Таким образом, энергия аккумулируется на уровне продуцентов, проходит через консументы и редуценты, входит в органические вещества почвы и рассеивается при разрушении различных соединений.
Номер №2
Как связаны между собой продуценты, консументы и редуценты?
Решение
Все живые организмы связаны между собой энергетическими отношениями, так как являются объектами питания других организмов. Пищевые цепи состоят из продуцентов и консументов, которые на разных этапах смыкаются с редуцентами.
Задания. Номер №1
Составьте пастбищную и детритную цепи питания.
Решение
Пример пастбищной пищевой цепи: растение — растительноядное насекомое — хищное насекомое — насекомоядная птица — хищная птица.
Пример детритной пищевой цепи: опавшие листья – дождевой червь – землеройка – сова.
Подумайте. Номер №1
Какое значение в природе имеет круговорот веществ?
Решение
Круговорот веществ в природе обеспечивает возможность жизни как таковой, ибо за счет него становится возможным удаление вещества из системы или его поступление в систему, при этом данная система может длительное время находиться в равновесном состоянии.
Благодаря жизнедеятельности организмов в экосистемах непрерывно протекают процессы синтеза и распада органических веществ и происходят круговороты веществ. §47 Искусственные экосистемы
-
§47. Вспомните. Номер №1
Какие экологические факторы влияют на растительный и животный мир сообщества?
Решение
На растительный и животный мир сообщества влияют факторы неживой природы: свет, температура, влажность, химический состав воды и почвы, атмосферы и т.д.
Номер №2
Какое значение имеет разнообразие видов в экосистеме?
Решение
Разнообразие биотического покрова, или биоразнообразие, − это один из факторов оптимального функционирования экосистем и биосферы в целом. Биоразнообразие обеспечивает устойчивость экосистем к внешним стрессовым воздействиям и поддерживает в них подвижное равновесие.
Моя лаборатория. Номер №1
Выделение пищевых цепей в искусственной экосистеме на примере аквариума
1. Определите, какие организмы живут в аквариуме.
2. Составьте все возможные пищевые цепи в аквариумной экосистеме.
3. Постройте пищевую сеть для этой экосистемы.
4. Сравните аквариум с естественным водоёмом. Что общего и какие различия у этих экосистем?
5. Сделайте вывод.
Решение
Выделение пищевых цепей в искусственной экосистеме на примере аквариума
1. В аквариуме есть несколько систем организмов: продуценты (водоросли и водные растения), которые продуцируют кислород − он также может продуцироваться искусственно, с помощью фильтров; консументы (водные обитатели: рыбы, черепахи, рачки); редуценты (бактерии, которые питаются отмершими частичками консументов).
2. Пищевые цепи: бактерии − инфузории − рачки дафнии − рыбы; водные растения − рыбы; водоросли − черепахи.
3.
4. Сходства аквариума и естественного водоёма:
1) Среда в данных экосистемах − вода;
2) Похожий химический состав;
Различия между аквариумом и естественным водоёмом:
1) В аквариуме пищевая цепь создана искусственно (человеком), в отличие от естественного водоема;
2) В аквариуме сравнительно небольшая цепь питания;
3) Аквариум не может долго существовать без человека (экосистема не совсем стабильна), а в случае естественного водоема все поддерживается без чьего−то вмешательства.
Вывод: В искусственных экосистемах складываются похожие на естественные цепи, но они более скудные, и не могут существовать без поддержки человека.
Вопросы. Номер №1
Какие экосистемы называют искусственными?
Решение
Искусственные экосистемы — экосистемы, созданные человеком. Простейшим примером такого рода может служить аквариум. В нем имеются растения, осуществляющие фотосинтез, рыбы или другие животные, микроорганизмы, перерабатывающие продукты жизнедеятельности животных.
Номер №2
Сравните естественные и антропогенные экосистемы. Ответ оформите в виде таблицы.
РешениеПоказатели Естественная экосистема Антропогенная экосистема Отбирающий фактор Условия среды Человек Критерии Приспособленность вида к условиям среды (естественный отбор) Полезность для человека Сроки Длительное время Короткие сроки Результат Новые виды, возникающие как разнообразие органического мира Новые сорта растений, порода и штаммы микроорганизмов, все что может быть полезно или эстетически нравится человеку Значение приобретенных признаков для организмов Повышают приспособленность организмов к среде Могут быть вредными для самих организмов, но всегда полезные для человека
Подумайте. Номер №1
Можно ли создать благоприятную среду обитания для человека в крупных городах?
Решение
Да, можно. Самое главное создать благоприятные экологические факторы, которые влияют на здоровье: чистота воздуха, достаточная освещенность, а также озеленение участков большой площади, частичное подавление внешних шумов. §48 Экскурсия Сезонные изменения в живой природе
-
§48. Вспомните. Номер №1
Что такое экосистема?
Решение
Экосистема — это система, объединяющая все живые организмы, а также их взаимодействие с природой и между собой. Экосистема включает в себя все живые организмы, которые в той или иной степени, взаимодействуют друг с другом и окружающей их неживой средой.
Номер №2
Каковы основные компоненты экосистемы?
Решение
Компоненты экосистемы:
• Абиотический компонент (запас биогенных веществ и солнечной энергии).
• Продуценты (создающие органическое вещество).
• Консументы (потребляющие органическое вещество).
• Редуценты (разлагающие мёртвое органическое вещество).
Номер №3
Что такое адаптации?
Решение
Адаптация — это процесс, в ходе которого устанавливается или поддерживается функционирование системы (то есть поддержание её основных параметров) при изменении условий внешней и/или внутренней среды.
Номер №4
Какие среды жизни доступны организмам?
Решение
Среда обитания – это совокупность определённых абиотических и биотических условий, в которых обитает данный организм. По преобладающему фактору или комплексу факторов, которые называются средообразующими, выделяют 4 среды жизни: водную, наземно−воздушную, почвенную и организменную.
Задания для экскурсии. Номер №1
Этап 1. Среда жизни и её обитатели. Экосистемная организация природы
1. Посетите под руководством учителя один из биогеоценозов в окрестностях вашей школы (водоём, луг, поле, городской парк).
2. Занесите в рабочую тетрадь краткую характеристику среды жизни (местообитания): тип сообщества, тепловой (температурный) режим, световой режим, влажность.
3. Запишите названия встретившихся вам обитателей.
4. Составьте, используя список обитателей биогеоценоза (см. п. 3), вероятные цепи питания. Запишите их в тетрадь.
Решение
1. Под руководством учителя я посетила такой биогеоценоз как луг.
2. Луг − это безлесный участок земли, на котором растут только травянистые растения. Поэтому это открытый участок с хорошим освещением. На лугу хорошее увлажнение почвы, колебания температур сглажены.
3. Мне встретились такие обитатели :бабочки, воробьи, синички, пчелы, божья коровка, гусеницы; растения − сирень, крапива, тюльпаны, ромашки.
4. Возможные цепи питания: крапива − бабочка − синичка; крапива− божья коровка − воробей.
Номер №2
Этап 2. Адаптации организмов к условиям среды обитания
1. Познакомьтесь с приспособлениями организмов, обитающих в данном биогеоценозе, к различным экологическим факторам.
2. Работая в группах или парах, на конкретных объектах (одно растение и одно животное) детально изучите приспособления организмов к различным экологическим факторам.
3. Собранные данные занесите в таблицу в тетради.Среда обитания Растения, обитающие в данной среде Приспособления растений к среде обитания Животные, обитающие в данной среде Приспособления животных к среде обитания Решение
Среда обитания Растения, обитающие в данной среде Приспособления растений к среде обитания Животные, обитающие в данной среде Приспособления животных к среде обитания Почвенная Сирень Цветы в виде мелких гроздьев соцветий−звёздочек нежных оттенков и тонким ароматом. Листья обычно зелёные копьевидные, не чернеют даже зимой и падают на землю в зелёном окрасе Гусеница Подражание неподвижным телам природы (подражательное сходство), покровительственная окраска и форма у гусеницы — это маскировка
Номер №3
Этап 3. Сезонные изменения в живой природе. Особенности организации наблюдений как метода биологических исследований
1. Внимательно изучите материал параграфа об особенностях сезонных изменений в жизни организмов.
2. Определите, какие явления в жизни обитателей биогеоценоза характерны для данного сезона (по состоянию на день экскурсии).
3. Собранные данные занесите в рабочую тетрадь.
Решение
Весной на лугу начинают цвести растения. Почва прогревается, вода становится жидкой, и корни могут ее впитывать, также повышается освещенность и фотосинтез. Стебли растений передают питание почкам, которые вскоре станут листьями и цветами. На кустах и деревьях распускаются почки. §49 Экологические проблемы современности
-
§49. Вспомните. Номер №1
Какие загрязнения окружающей среды вам известны?
Решение
Основные формы загрязнения включают загрязнение воздуха, световое загрязнение, мусор, шумовое загрязнение, пластиковое загрязнение, загрязнение почвы, радиоактивное загрязнение, тепловое загрязнение, визуальное загрязнение и загрязнение воды.
Номер №2
Какие организмы называют консументами?
Решение
Консументы (от лат. consume — употреблять) — гетеротрофы, организмы, потребляющие готовые органические вещества, создаваемые автотрофами (продуцентами). В отличие от редуцентов, консументы не способны разлагать органические вещества до неорганических.
Номер №3
Что такое пищевая цепь?
Решение
Пищевая (трофическая) цепь — ряд взаимоотношений между группами организмов (растений, животных, грибов и микроорганизмов), при которых происходит перенос вещества и энергии путём поедания одних особей другими.
Вопросы. Номер №1
Перечислите современные экологические проблемы.
Решение
Экологические проблемы планеты:
• загрязнение
• глобальное потепление
• перенаселение
• истощение природных ресурсов
• утилизация отходов
• изменение климата
• сокращение биологического разнообразия
• вырубка леса
• подкисление океана
• уменьшение озонового слоя
• кислотные дожди
• загрязнение воды
• урбанизация
Номер №2
Почему особую опасность для организмов представляют устойчивые токсичные соединения?
Решение
Соединения тяжёлых металлов — это токсичные (ядовитые) вещества. К токсичным соединениям относятся также диоксины (побочные продукты многих производств, где используется хлор), которые даже в ничтожных концентрациях подавляют иммунную систему организмов, повышают чувствительность к вирусным заболеваниям, снижают умственную и физическую работоспособность. В более высоких концентрациях они могут вызывать раковые заболевания, поражать нервную систему, печень, пищеварительный тракт.
Номер №3
Почему каждому человеку необходимы экологические знания?
Решение
Бурное развитие научно–технического прогресса, масштабный рост сельскохозяйственной деятельности человека — всё это усугубило отрицательное воздействие на природу, что привело к серьёзному нарушению экологической ситуации на всей планете.
Мы живём в обществе, для которого характерно нерациональное, расточительное использование природных ресурсов. Но ресурсы Земли ограничены. Для сохранения человеческой цивилизации необходимо построить общество, основой которого должно стать разумное использование природных ресурсов.
Номер №4
Что подразумевают под рациональным природопользованием?
Решение
Рациональное природопользование включает следующие виды деятельности:
• контроль важнейших характеристик состояния окружающей среды (концентрация вредных веществ и т. д.);
• восстановление и охрану лесов;
• расширение и увеличение числа заповедных зон;
• охрану и разведение редких видов растений и животных;
• внедрение энергосберегающих технологий, прошедших предварительную экспертизу на безопасность для окружающей среды;
• использование в сельском хозяйстве высокоурожайных сортов и высокопродуктивных пород, устойчивых к болезням и неблагоприятным факторам среды;
• экологическое образование населения;
• международное сотрудничество в деле охраны среды.
Разработка экологического законодательства и создание эффективных механизмов его реализации также являются непременным элементом построения общества, находящегося в гармонии с природой.
Подумайте. Номер №1
Каковы причины возникновения такой экологической проблемы, как опустынивание?
Решение
Опустынивание земель относится к группе серьезных экологических проблем, которые затрагивают очень большие пространства на всех континентах. Опустынивание заключается в том, что определенная территория теряет воду, становится все более сухой, что приводит к потере существующих условий для развития различных видов растений и жизни животных.
На этот процесс влияют: изменение климата (потепление), а также деятельность человека, которая осуществляется неконтролируемым и отражающим образом. Неадекватное земледелие и вырубка лесов (вырубка деревьев) оказывают наибольшее влияние на интенсивность опустынивания, что быстро приводит к стерилизации почвы – превращению ее в пустыню. §50 Итоговая конференция Взаимосвязи организмов и окружающей среды
-
§50. Сообщения. Номер №1
Вклад выдающихся учёных (М. В. Ломоносова, Ю. Либиха, А. Л. Лавуазье, В. И. Вернадского) в развитие представлений о биосфере.
Решение
Биосфера – населенная жизнью оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или настоящей деятельностью живых организмов.
Всю совокупность организмов на планете В.И. Вернадский назвал живым веществом, рассматривая в качестве его основных характеристик суммарную массу, химический состав и энергию. В состав биосферы кроме живого вещества (растительного, животного и микроорганизмов) входят биогенное вещество (продукты жизнедеятельности живых организмов − каменный уголь, битумы, нефть), биокосное вещество (продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами − почвы, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества) и, наконец, косное вещество − совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых, как считается, живые организмы не участвуют (горные породы магматического, неорганического происхождения, вода, космическая пыль, метеориты).
Следовательно, биосфера − это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества. С современных позиций биосферу рассматривают как наиболее крупную, глобальную экосистему, поддерживающую планетарный круговорот веществ.
К настоящему времени первичная биосфера значительно изменена деятельностью человека. Качественно новый этап ее развития − биотехносфера. Состояние же биосферы, при котором преобразующая человеческая деятельность начинает играть в ней определяющую роль, В. И. Вернадский назвал ноосферой или сферой разума.
А. Л. Лавуазье открыл новую эру и в опытном исследовании жизненных процессов — физиологии. Лавуазье писал, что траты, производимые в организме процессом горения, восполняются пищеварением. Названные исследования стараются установить соотношение между количеством выделяемой организмом углекислоты и состоянием покоя или работы, в котором организм находится. Лавуазье правильно понял значение и связь трёх важных функций животного организма: дыхания, пищеварения и транспирации.
Лавуазье первый придал важное значение количественной стороне химических превращений веществ и сделал весы необходимой принадлежностью химической лаборатории. Он сам во всех своих исследованиях руководился тем принципом, что при различных химических превращениях вещество не пропадает, не творится вновь и что поэтому веса тел, участвующих в химическом превращении, до превращения и после него, остаются неизмененными.
Руководясь принципом, указанным Лавуазье, исследователи быстро пришли к выводам необычайной важности, к установлению законов, управляющих весовыми отношениями соединяющихся между собою веществ; а эти законы, в связи с законами объёмных отношений для газов, привели затем к установке понятий об атоме и частице, придающих необыкновенную простоту и ясность современной химической системе.
В книге Ю. Либиха «Органическая химия в ее применении к сельскому хозяйству и физиологии» обсуждались химические превращения в живых системах, как растительных, так и животных, с изложением теоретического подхода к сельскохозяйственной химии. Первая часть книги была посвящена питанию растений, вторая — химическим механизмам гниения и разложения. Знание Либихом, как синтеза, так и разложения веществ привело его к тому, что он стал одним из первых адептов охраны природы, пропагандируя такие идеи, как переработка сточных вод.
Номер №2
Влияние антропогенных факторов на организмы.
Решение
Человек как самостоятельный живой организм постоянно взаимодействует с окружающей средой, обмениваясь с ней веществом и энергией через дыхание, питание, выделение и т. д. Кроме того, его активная хозяйственная деятельность напрямую либо косвенно влияет на все живое вокруг, воздействуя непосредственно на конкретный живой организм или изменяя среду его обитания.
Прямое воздействие человека выражается в потреблении животных и растений в пищу, разведении их для различных целей, расселении организмов, а также в разрушении естественных биогеоценозов (при строительстве дорог, добыче полезных ископаемых) и создании искусственных экосистем (парков, скверов, полей).
Косвенное, то есть непреднамеренное влияние человека на природу происходит путем изменения среды обитания организмов. Строительство водохранилищ приводит к изменению режима рек, многократная распашка земель – к эрозии почв и опустыниванию, загрязнение воздуха выхлопными газами – к отравлению животных и растений, обитающих рядом с дорогами и т.д.
Воздействие человека на природу
Воздействие человека на природу носит по большей части деструктивный характер. Именно люди стали причиной исчезновения многих видов животных и растений, истребляя их целенаправленно или разрушая привычные им места обитания. Примером таких воздействий может служить полное исчезновение с лица Земли камерунского подвида чёрного носорога, ставшего жертвой браконьеров из−за своих рогов. Этот подвид объявили вымершим не так давно – в 2011 г.
Кроме того, активная хозяйственная деятельность человека угрожает уже не только отдельным уязвимым видам животных и растений, но и всему живому на нашей планете. Вырубка лесов, осушение болот, извлечение невосполнимых природных ресурсов, загрязнение окружающей среды токсичными веществами, парниковый эффект, кислотные дожди и прочие негативные антропогенные факторы нарушают экологическое равновесие, лишая живую природу механизмов саморегуляции.
Номер №3
Адаптации насекомых (или другой группы организмов) к сезонным изменениям в природе.
Решение
Жизнь насекомых находится в непосредственной зависимости от многих факторов — температуры, влажности, пищи, света и т.д. Будучи экологически пластичными, насекомые легко приспосабливаются к любым условиям местообитания. В нашем умеренном климате с резкими колебаниями важнейших факторов среды в течение года в процессе эволюции у насекомых выработались приспособительные реакции на смену сезонов. Благодаря им эти существа могут жить и развиваться при разных погодных условиях. А это, в свою очередь, нашло отражение в сезонных циклах, специфичных для каждого вида.
Осень
Осень — не самая благоприятная пора для жизни насекомых, с одной стороны, из−за погодных условий, с другой, — из−за отсутствия корма. Неустойчивая погода с резкими перепадами температуры — от теплых дней до заморозков, а также заливные дожди отрицательно влияют на их активность. К тому же осенью у растений прекращается рост и развитие, и они становятся непригодными для питания.
А к концу осени в состоянии зимнего покоя находится уже большинство насекомых. Но у отдельных, особенно холодостойких видов (зимняя пяденица, рыжий сосновый пилильщик, зимний комарик и некоторые другие), активная жизнь может продолжаться до глубокой осени и даже до начала зимы.
Зима
Зимой насекомые находятся в состоянии покоя, что позволяет им пережить неблагоприятный период . Их активная жизнь (рост, развитие, размножение) приходится на теплое время года и продолжается с начала весны до поздней осени — 6—7 месяцев.
Весна и лето
У многих насекомых активная жизнь приходится на весну и первую половину лета, когда растения содержат большое количество питательных веществ.
Номер №4
Комнатный аквариум как модель экосистемы.
Решение
Аквариум – это маленькая экосистема, которая обладает всеми признаками экосистемы. Несмотря на то, что она искусственная, то есть создана с помощью человека, на ее примере легко проследить основные биологические и экологические закономерности.
Аквариум — модель экосистемы. В аквариуме сосредоточены четыре характерных для водной экосистемы компонента: неживые, так называемые абиотические вещества (грунт, вода и т.д.) и три группы живых существ — фотосинтезаторы (водоросли и высшие водные растения), потребители (животные всех видов, от инфузорий до рыб, растительноядные и хищные), наконец, разрушители (бактерии и грибы, существующие за счет мертвых тканей растений и животных; они перерабатывают ткани).
В аквариуме происходит большинство физических, химических и
биологических процессов, свойственных природным водоемам. Чтобы круговорот веществ в экосистеме был замкнут, живые организмы в аквариуме должны быть разных «ролей»:
• «производители» – живые организмы, а именно растения. Они,
потребляя углекислый газ и минеральные вещества, образуют кислород и органические вещества.
• «потребители» – живые организмы, а именно рыбы, рачки и др. Они, потребляя кислород и питательные компоненты, образуют углекислый газ и органические вещества.
• «разрушители» – живые организмы, а именно микробы, улитки. Они,
потребляя кислород и питательные компоненты, образуют углекислый газ и органические вещества.
