Общая биология. 10 класс

161 Pages·4.874 MB·Russian

by  Кучеренко Н.Е., Вервес Ю.Г. и др.

г (с
ы
У
/1ш
Ш ЯШ 1
Учебник для средних
общеобразовательных
учебных заведений
Допущено
Министерством
образования и науки
Украины
Перевод с украинского
Киев
«Генеза»
2001
ББК 28.0я721
028
Переведено с издания: Загальна бншопя: Пробн. шдруч.
для 10 кл. серед, загальноосвгг. навч. закл. /М.С. Кучеренко.
Ю.Г.Вервес, П.Г. Балан, В.М.Войщцький.-К.: Генеза, 2001.
—160 с.: 1л. (ДопущеноМпнстерством освггиУкратни за рпнен-
ням Колегн Мнпстерства осв1ти Укра'ши згщно з протоколом
№ 1/4-18 В1Д 28 с1чня 1998 р.).
Авторский перевод с украинского
Щцручник знайомить 13 сучасними досягненнями р1зних
бюлотчних дисципл1н. Основну увагу придшено едност1
х1М1Чного складу, структурнш складноеп й упорядкованостд
обмшу речовин та перетворенню енергн в жив их оргашзмах.
Общая биология: Пробн.учебн. для 10 кл. сред.
028 общеобразоват. учебн. завед. /Н.Е.Кучеренко,
Ю.Г.Вервес, П.Г.Балан, В.М.Войцицкий. — К.: Гене­
за, 2001. - 160 с.: илл.
18ВЫ 966-504-129-0
Учебник знакомит с современными достижениями раз­
ных биологических дисциплин. Основное внимание уделе­
но единству химического состава, структурной сложности и
упорядоченности, обмену веществ и превращению энергии в
живых организмах.
ББК 28-Оя721
© Кучеренко Н.Е., Вервес Ю.Г., Балан П.Г.,
Войдицкий В.М., 2001
© Издательство «Генеза», художественное
18ВК 966-504-129-0 оформление, иллюстрации, 2001
КАК РАБОТАТЬ
С УЧЕБНИКОМ
ДОРОГИЕ ДРУЗЬЯ!
На протяжении предыдущих лет обучения вы ознако­
мились с разнообразным миром живых организмов:
бактерий, растений, грибов, животных. Вы также
детально изучили строение и процессы жизнедеятель­
ности человека — наиболее совершенного представи­
теля царства Животные.
Курсом «Общая биология» вы заканчиваете изуче-
жизни 1 г г
ние в среднем общеобразовательном заведении науки
о жизни — биологии. В 10-м классе вы, в частности,
ознакомитесь с достижениями биохимии, цитологии, ги­
стологии и других биологических наук. Вы узнаете
об общих закономерностях живой природы и разных
уровнях организации живой материи; обобщите знания,
полученные на протяжении предыдущих лет обучения.
Этот курс поможет вам лучше ориентироваться в слож­
ном и разнообразном мире окружающих вас живых
существ, понять их взаимосвязи со средой обитания.
Надеемся, вы осознаете необходимость бережного отно­
шения и улучшения окружающей природной среды,
охраны и рационального использования природных
ресурсов.
Жизнь на нашей планете поражает сложностью и
разнообразием своих проявлений, охватить которые
в одном курсе невозможно. Поэтому мы рассмотрим
только основные проявления жизни, общие для всех
организмов.
Следует также помнить, что и сейчас, когда био­
логия достигла значительных успехов в изучении
живой природы, перед этой наукой, как и перед дру­
гими, стоит ряд нерешенных проблем и сложных воп­
росов, на которые еще не дано обоснованных ответов.
Многие положения современной биологической
науки являются всего лишь предположениями уче­
ных и, возможно, вы станете свидетелями новых
выдающихся открытий.
Материл учебника разделен на разделы и пара­
графы, которые вы сможете найти, воспользовав-
3
шись «Содержанием». После названия каждого разде­
ла приведены ключевые вопросы, которые будут осве­
щены в соответствующих параграфах.
Каждый параграф, кроме основного текста, содер­
жит такие рубрики:
ВСПОМНИТЕ | приведены вопросы, которые помогут вспомнить изучен­
ный ранее материал, что будет способствовать лучшему
усвоению новых знаний;
контрачьныЕ I содержит вопросы для проверки усвоенных знаний;
ВОПРОСЫ ■
ПОДУМАЙТЕ | приведены вопросы повышенной сложности.
В тексте параграфа основные положения, понятия
и термины, на которые необходимо обратить
особое внимание, выделены другим шрифтом. Текст,
набранный более мелким шрифтом, содержит допол­
нительную информацию для тех из вас, кто желает
знать больше. Чтобы лучше усвоить материал,
учитесь выделять главное и подтверждать его
примерами, опираясь не только на текст учебника,
но и на рассказ учителя и рекомендуемую им допол­
нительную литературу. Обязательно обращайте вни­
мание на рисунки и схемы, иллюстрирующие и
дополняющие текст учебника. Они значительно облег­
чат вам работу с текстом,
После каждой темы под рубрикой «О чем мы уз­
нали из этого раздела» в краткой форме обобщен
материал соответствующего раздела, приведены ито­
говые задания и тесты разных уровней сложности.
Они помогут вам проверить свои знания по опреде­
ленным разделам учебника, а краткий словарь —
лучше усвоить основные термины. Приведенные пос­
ле каждого раздела лабораторные работы дадут вам
возможность использовать на практике полученные
теоретические знания.
Мы надеемся, что знания, приобретенные вами в
школе при изучении биологии, пригодятся вам в даль­
нейшей жизни. Итак, успехов вам на пути познания
сложного и интересного мира живых существ!
4
ё БИОЛОГИЯ -
| КОМПЛЕКСНАЯ НАУКА
1 I О ЖИВОЙ ПРИРОДЕ
Вы уже знаете, что биология (от греч. биос — жизнь
и логос — учение) — это система наук о живых орга­
низмах, их строении, процессах жизнедеятельности,
взаимосвязях между собой и со средой обитания,
закономерностях распространения по планете,
происхождении, разнообразии и т.д. Хотя биология
как наука зародилась еще до нашей эры, сам тер­
мин «биология» был предложен в 1802 году незави­
симо друг от друга двумя учеными: французским —
Ж.-Б. Ламарком и немецким — Г.Р. Тревиранусом.
Какие известны биологические науки? Преж­
де всего следует вспомнить те науки, которые изу­
чают определенные группы организмов. Например,
вирусология (от лат. вирус — яд) — наука о некле­
точных формах жизни — вирусах; бактериология
(от греч. бактерион — палочка) — изучает прокариот
(бактерии и цианобактерии); микология (от греч.
микес — гриб) - грибы; ботаника (от греч. ботанэ —
растение) — растения; зоология (от греч. зоон — жи­
вотное) — животных.
Видовое разнообразие живых организмов изуча­
ет систем атика (от греч. систематикос — упоря­
доченный, принадлежащий к системе). Вымершие
организмы изучает палеонтология (от греч. палай-
ос — древний). Закономерности исторического раз­
вития живой материи устанавливает эволюционное
учение (от лат. эволютио — развертывание).
Особое место среди биологических наук занима­
ет экология (от греч. ойкос — дом, жилище). Она ис­
следует взаимосвязи между организмами и средой
их обитания, структуру и закономерности функцио­
нирования сообществ организмов (популяций, эко­
систем и др.).
Общая биология изучает закономерности, при­
сущие всем живым организмам, исследует пути ис­
торического развития биосферы и живую материю
на разных уровнях ее организации.
1
УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ
ЖИВОЙ МАТЕРИИ
Вопрос о сущности жизни интересовал человече­
ство на протяжении всего его развития, но оконча­
Признаки
тельного ответа на него нет и поныне. Большинство
живого
ученых считает, что жизнь — это особая форма суще­
ствования материи, которая отличается от неживой
материи особенностями строения и функционирова­
ния, названные в биологии жизнедеятельностью.
Гомеостаз Живые организмы — это целостные системы,
способные к самообновлению, саморегуляции и
самовоспроизведению. В их химическом составе
преобладают четыре элемента: Карбон, Гидроген,
Оксиген и Нитроген. Именно они составляют основу
Обмен
органических соединений: белков, углеводов, липи­
веществ
дов, нуклеиновых кислот. Срок существования орга­
нических соединений, входящих в состав живых орга­
Превращение
низмов, ограничен. Поэтому биологические системы
энергии
постоянно самообновляются: вместо химических
соединений и структур, срок существования которых
исчерпан, образуются новые. Каждая биологическая
система способна к саморегуляции, то есть к регу­
Размножение лированию своих жизненных функций и поддержа­
нию постоянства внутренней среды. Благодаря это­
му живые организмы могут приспосабливаться к
происходящим в окружающей среде изменениям и от­
вечать на них изменением интенсивности своих про­
цессов жизнедеятельности.
Необходимое условие существования живых орга­
низмов — обмен веществ. Как открытая система жи­
вой организм получает необходимые ему соедине­
ния из окружающей среды, выводя туда конечные
продукты обмена. Обмен веществ тесно связан с пре­
образованиями энергии, поскольку для образования
сложных соединений из простых затрачивается
энергия, а при их расщеплении — освобождается. Так
как функционирование каждого живого существа не­
возможно без затраты энергии, необходимо постоян­
ное ее поступление из окружающей среды. Только
зеленые растения, некоторые прокариоты и простей­
шие, способные к фотосинтезу, усваивают энергию
света. Большинство организмов получают необходи­
мую им энергию вместе с пищей.
Важное свойство живых организмов — способность
к самовоспроизведению. Поскольку существование
отдельного организма как биологической системы
ограничено во времени, существование каждого вида
обеспечивается размножением отдельных особей.
6
Вы уже знаете, что есть одноклеточные, колониаль­
ные и многоклеточные организмы. Существуют и не­
клеточные формы жизни — вирусы. Клетки много­
клеточных организмов дифференцируются и могут
образовывать ткани, органы и системы органов. Осо­
би одного вида объединяются в популяции, а из попу­
ляций различных видов формируются многовидовые
сообщества — биоценозы, биогеоценозы и другие эко­
системы. Таким образом, живая материя может
находиться на различных уровнях организации.
Какие существуют уровни организации живой
материи; Живая материя имеет несколько уровней
организации: молекулярный, клеточный, организ-
менный, популяционно-видовой, биогеоценотический
и биосферный. На молекулярном уровне в живых
организмах происходят химические процессы и пре­
Молеку­
образования энергии, а также сохраняется, изменя­
лярный
ется и реализуется наследственная информация,
уровень
закодированная в молекулах нуклеиновых кислот.
На клеточном уровне в каждой клетке как од­
ноклеточных, так и многоклеточных организмов
происходят процессы обмена веществ и преобразо­
вания энергии, обеспечиваются процессы размноже­ Клеточный
ния и передачи потомкам наследственной инфор­ уровень
мации. То есть клетка — элементарная единица
строения, жизнедеятельности и развития живой
материи.
У многоклеточных организмов в ходе индивиду­
ального развития клетки специализируются по стро­ Организмен­
ению и выполняемым функциям, формируя ткани, ный
органы и системы органов. Разные органы взаи­ уровень
модействуют между собой, объединяясь в системы
органов. Этим обеспечивается функционирование це­
лостного организма, или организменный уровень
Популяционно­
организации живого. Следует отметить, что у одно­
видовой
клеточных организмов организменный уровень со­
уровень
впадает с клеточным.
Особенностью популяционно-видового уровня
организации живой материи является свободный об­
мен наследственной информацией и передача ее по­
Биогеоцено­
томкам. Этот уровень организации живого ха­
тический
рактеризуется чрезвычайным разнообразием. Вы
уровень
знаете, что на нашей планете обитает свыше двух
миллионов видов разнообразных организмов: про­
кариот, растений, грибов и животных.
Основой биогеоценотического уровня органи­ Биосферный
зации живой материи являются биогеоценозы. Для уровень
них характерен постоянный поток энергии между
7
популяциями различных видов, а также круговорот
веществ между живой (биотической) и неживой (аби­
отической) частями биогеоценозов, то есть кругово­
рот веществ.
Отдельные биогеоценозы Земли образуют биосфе­
ру (от греч. биос — жизнь и сфера — оболочка) — часть
внешних оболочек Земли, населенных живыми орга­
низмами. Биосферный уровень организации живой
материи характеризуется биологическим (т.е. с участи­
ем живых организмов) круговоротом веществ и единым
потоком энергии, обеспечивающих функционирование
биосферы как единой целостной системы. Следователь­
но, структура уровней организации живой материи оп­
ределенным образом напоминает матрешку: нижние
уровни организации входят в состав высших.
ОСНОВНЫЕ М ЕТОДЫ
БИОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Каждая наука имеет свои собственные методы
исследования.
Каковы основные методы биологических ис­
следований? Живую материю на разных уровнях ее
организации изучают с помощью различных методов,
основными из которых являются сравнительно-опи­
сательный, экспериментальный, мониторинг и моде­
лирование. Полученные результаты обрабатывают с
помощью математико-статистического анализа.
Сравнительно-описательный метод — один из
самых старых в биологии. Он применялся еще вы­
дающимся древнегреческим ученым Аристотелем,
описавшим с помощью этого метода около 500 изве­
стных ему видов животных. Этот метод заключается
в том, что определенные формы организмов или яв­
ления не только описывают, но и сравнивают с подоб­
ными организмами или явлениями. Это позволяет
установить своеобразие объекта исследований. На­
пример, для того чтобы описать новый вид организ­
мов, ученые-систематики обязаны сравнить его с
близкими известными видами и указать на их отли­
чия. Это же относится и к органическим соединени­
ям, биохимическим процессам, строению клеток,
тканей, органов и т.д.
Таким образом, для проведения научных иссле­
дований любой биологический объект необходимо
Аристотель
классифицировать, то есть определить степень его
(384-322 гг.
сходства и отличия от других. При этом сравнивать
до н.э.)
8
следует только в пределах определенного уровня
Методы
организации живой материи, то есть молекулы — с мо­
биологических
лекулами, клетки — с клетками, популяции — с популя­
исследований
циями и т.д.
Экспериментальный метод основан на том, что
исследователи изменяют строение объекта изучения,
Сравнительно­
условия его существования и наблюдают за послед­ описательный
ствиями этих изменений. Такие эксперименты мож­
но проводить как в природе (полевые эксперименты),
так и в научно-исследовательских учреждениях (ла­ Эксперимен­
бораторные эксперименты). В лабораторных экс­ тальный
периментах часто используют подопытные организ­
мы, которых разводят и содержат в специальных
помещениях. Мониторинг ■=-
Мониторинг (от лат. монитор — напоминающий,
предупреждающий) — это постоянное наблюдение за
состоянием отдельных биологических объектов,
ходом определенных процессов в конкретных эко­ Модели­
рование
системах и биосфере в целом. Мониторинг осуществ­
ляют преимущественно на популяционно-видовом,
биогеоценотическом и биосферном уровнях. Он поз­
воляет не только определять состояние изучаемых Статисти
объектов, но и прогнозировать возможные измене­ ческий
ния, а также анализировать их последствия (напри­
мер, возможные изменения климата нашей планеты
в связи с накоплением в атмосфере углекислого
газа). Благодаря мониторингу возможно свое­
временно выявить отрицательные изменения в
структуре и функционировании отдельных популя­
ций, биогеоценозов и биосферы в целом и разрабо­
тать меры по их охране.
Моделирование (от лат. модулюс — устройство,
образец) — это метод исследования и демонстрации
структур, функций, процессов с помощью их упро­
щенной имитации. Этот метод — обязательный этап
разнообразных научных исследований, особенно тех
объектов или процессов, которые невозможно непо­
средственно наблюдать или воспроизводить экспе­
риментально. Любая модель неизбежно упрощена и
не отражает всю сложность объектов, процессов или
явлений, наблюдаемых в природе, а только общие
их черты или возможный ход. Однако моделиро­
вание имеет исключительное значение, поскольку
позволяет прогнозировать возможные последствия
данных процессов или явлений.
Особое место принадлежит математическому
моделированию, благодаря которому возможно
проанализировать сложные количественные взаимо­
1