Формы наземной жизни кратко 10 класс биология
Обновлено: 04.07.2024
Предлагаемое расширенное планирование по биологии (10-й класс) выполнено из расчета 136 ч (4 ч в неделю) учебного времени, выделяемого на изучение данного предмета в год, и включает 6 разделов, которые содержат планы 124 уроков.
Пособие является результатом многолетней практики преподавания автором биологии в классах с углубленным изучением биологических дисциплин, но оно может быть использовано учителями при подготовке уроков не только в профильных, но и в общеобразовательных классах.
Приводимое планирование предполагает изучение общебиологических закономерностей по уровням организации живой природы. Каждый урок содержит разнообразные материалы, которые учитель может использовать по своему усмотрению, исходя из подготовки класса, имеющегося времени и других факторов. В то же время следует подчеркнуть, что автор не претендует на исчерпывающее освещение тем, рассматриваемых в пособии. Данное пособие не заменяет учебник биологии и содержит лишь тезисы лекций, карточки, задания для текущей и итоговой проверки знаний десятиклассников. Автор старался не перегружать пособие излишним количеством вопросов, обращенных по ходу лекций к учащимся, и рисунками, которые есть в учебниках. В то же время к каждой проверочной работе дается подробная инструкция, а ответы на письменные задания содержатся в текстах соответствующих урочных планов.
РАДЕЛ 1. ВВЕДЕНИЕ ВОБЩУЮ БИОЛОГИЮ (2 ч)
Урок 1. Предмет и задачи общей биологии
Оборудование: портреты ученых, внесших большой вклад в развитие биологии.
I. Изучение нового материала
1. Многообразие органического мира и комплекс биологических наук
Раскрытие общих свойств живых организмов и объяснение причин их многообразия, выявление связей между их строением и условиями окружающей среды относятся к основным задачам биологии. Важное место в этой науке занимают вопросы возникновения жизни на Земле и законы ее развития.
Для живой природы характерно необычайное разнообразие форм. В настоящее время обнаружено и описано примерно 500 тыс. видов растений, более 1,5 млн видов животных, сотни тысяч видов грибов, более 3 тыс. видов разнообразных бактерий и 1 тыс. вирусов. Число еще не описанных видов оценивается в 1–2 млн. Все это многообразие организмов изучается комплексом биологических дисциплин.
Современную биологию, изучающую живую природу как особую форму движения материи, можно разделить на отдельные дисциплины. Подходы к этому делению могут быть разнообразными. Рассмотрим лишь некоторые из них.
По объектам исследования
Вирусология, занимающаяся изучением вирусов; микробиология, изучающая царство бактерий и микроскопические грибы; ботаника, исследующая строение и жизнедеятельность представителей царства растений; зоология, предметом изучения которой являются животные; микология, занимающаяся изучением грибов; и др.
В соответствии с уровнем организации
Молекулярная биология; цитология – учение о клетке; гистология – учение о тканях; и др.
Агробиология, биология охраны природы, инженерная биология и др.
2. Предмет и задачи общей биологии
Из сказанного выше можно сделать вывод, что биологические науки, изучающие жизнь во всех ее проявлениях, весьма разнообразны. Среди них выделяются науки, изучающие общие свойства живых организмов: закономерности наследования признаков (генетика), пути превращения органических молекул (биохимия), взаимоотношения организмов со средой обитания (экология) и др.
Основы этих наук составляют курс общей биологии, который будет изучаться нами на протяжении 10–11-х классов. Общая биология, таким образом, изучает общие закономерности, присущие всему живому.
3. Методы биологических исследований
Живые биологические системы очень сложны, поэтому формы, методы и способы их исследования довольно разнообразны. Метод (греч. методос – путь к чему-либо) – это способ достижения цели. Опишем основные методы биологических исследований.
2. Эксперимент – более активная форма изучения объекта или явления. В искусственно созданных условиях изучается ответ определенного объекта на изменение какого-либо одного или нескольких внешних факторов.
3. Сравнительный метод получил широкое распространение еще в XVIII в. Он заключается в сопоставлении организмов и их частей. Именно принципы сравнения в свое время легли в основу систематики, клеточной теории. Применение сравнительного метода в анатомии, палеонтологии, эмбриологии и других науках способствовало утверждению эволюционных представлений в биологии.
4. Исторический метод выясняет закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функций в ходе геологической истории Земли.
5. Метод моделирования предполагает изучение какого-либо процесса или явления через воспроизведение его самого или его существенных свойств в виде модели. Образную модель можно представить в виде знаковой, т.е. математической, модели. В последнем случае эксперимент сводится к определенным математическим расчетам, как правило, с использованием компьютера. Моделирование дает возможность прогнозировать последствия природных и техногенных катастроф, направления смены экологических систем, объемы выращиваемой сельскохозяйственной продукции и др.
4. Значение биологии
Познание законов функционирования живых организмов позволяет не только составить точную картину мира, но и использовать их для практических целей. Назовем основные области практического применения биологических знаний:
в сельском хозяйстве – выведение новых пород домашних животных и сортов культурных растений, создание биологических методов борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур и др.;
в фармакологии – использование различных биологических объектов и веществ, ими синтезируемых, в качестве лекарственных препаратов и др.;
в пищевой промышленности – выращивание используемых в пищу организмов из одной клетки, создание различных биодобавок и др.;
в медицине, психологии и социологии – биология является научной теоретической базой;
в деле охраны природы – все связи человечества с окружающей средой должны строиться на основе знания законов функционирования экологических систем и биосферы в целом.
Мы перечислили далеко не все возможные области применения биологических знаний на практике. Очевидно, что в дальнейшем практическое значение биологии еще больше возрастет.
II. Закрепление знаний
Обобщающая беседа по ходу изучения нового материала
III. Домашнее задание
1. Изучить соответствующие параграфы учебника (предмет и задачи общей биологии, методы биологических исследований, практическое значение биологии).
2. Устно дать определение следующим биологическим наукам: ботаника, зоология, микробиология, микология, вирусология, альгология, энтомология, орнитология, териология, морфология, анатомия, физиология, палеонтология, эмбриология, биогеография, генетика, селекция, биохимия, экология, систематика, гистология, цитология, эволюционное учение.
Урок 2. Биологические системы и их свойства. Уровни организации живой природы
Оборудование: таблицы по биологии, иллюстрирующие различные уровни организации живой природы.
I. Проверка знаний
Работа по карточкам
Карточка 1. Ботаника – растения; зоология – животные; анатомия – строение организма; физиология – функции организма; бактериология – бактерии; вирусология – вирусы; молекулярная биология – клеточные функции; биохимия – химия организмов.
Приведенный перечень биологических дисциплин расположен в определенном порядке. Чем вы могли бы объяснить такую последовательность?
Карточка 2. Предложите план эксперимента, выясняющего значимость ядра для существования клетки, исходя из следующих вводных данных: в течение 25 дней вы можете наблюдать 150 клеток, лишенных ядра, и 150 клеток с ядром.
Карточка 4. Проверьте себя: сможете ли вы найти в гербарии среди травянистых растений лекарственные – подорожник большой, мать-и-мачеху, ромашку аптечную?
Карточка 6. В настоящее время промышленным путем можно получить значительное количество биологически активных веществ. Приведите конкретные примеры.
Устная проверка знаний по вопросам
1. Многообразие органического мира и комплекс биологических наук.
2. Предмет и задачи общей биологии.
3. Методы биологических исследований и их характеристика.
4. Практическое значение биологии.
Терминологический диктант
(Учитель по вариантам диктует термины, а учащиеся дают им в тетрадях определение.)
Биология; эмбриология; микология; энтомология; физиология; систематика; гистология; зоология; териология; морфология; селекция; эволюционное учение.
Цитология; ботаника; биохимия; орнитология; микробиология; экология; вирусология; альгология; биогеография; анатомия; палеонтология; генетика.
II. Изучение нового материала
1. Понятие биологической системы
Биологические системы – это объекты различной сложности, имеющие несколько уровней структурно-функциональной организации и представляющие собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.
Примерами биологических систем являются: клетка, ткани, органы, организмы, популяции, виды, биоценозы, экосистемы разных рангов и биосфера.
Элементарной биологической системой, т.е. системой самого низшего ранга, является клетка, т.к. нет систем еще более низкого ранга, которые бы обладали всей совокупностью признаков, присущих биологическим системам.
Рассмотрим признаки биологических систем, т.е. те критерии, по которым живое отличается от объектов неживой природы.
2. Критерии биологических систем
Каковы признаки, отличающие биологические системы от объектов неживой природы, и основные характеристики процессов жизнедеятельности, выделяющие живое вещество в особую форму существования материи?
1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В неживой природе самыми распространенными элементами являются кремний, железо, магний, алюминий, кислород. В живых же организмах 98% элементарного (атомного) состава приходится на долю всего четырех элементов: углерода, кислорода, азота и водорода.
2. Обмен веществ. К обмену веществ с окружающей средой способны все живые организмы. Они поглощают из среды элементы питания и выделяют продукты жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте они просто переносятся с одного места на другое или меняют свое агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед и др. У живых же организмов обмен веществ имеет качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада (ассимиляция и диссимиляция), в результате которых сложные вещества распадаются на более простые и выделяется энергия, необходимая для реакций синтеза новых сложных веществ.
Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма и как следствие – постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
3. Самовоспроизведение (репродукция, размножение) – свойство организмов воспроизводить себе подобных. Процесс самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях жизни. Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени, поэтому поддержание жизни связано с самовоспроизведением. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, обусловленное информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте – ДНК, которая находится в родительских клетках.
4. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Наследственность обеспечивается стабильностью ДНК и воспроизведением ее химического строения с высокой точностью. Материальными структурами наследственности, передаваемыми от родителей потомкам, являются хромосомы и гены.
5. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения материальных структур наследственности. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней. Изменчивость поставляет разнообразный материал для отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
6. Рост и развитие. Способность к развитию – всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, изменяется его состав или структура. Развитие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом) и историческим развитием (филогенезом). Филогенез всего органического мира называют эволюцией.
На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие часто сопровождается ростом – увеличением линейных размеров и массы всей особи и ее отдельных органов за счет увеличения размеров и количества клеток.
Историческое развитие сопровождается образование новых видов и прогрессивным усложнением жизни. В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов на Земле.
7. Раздражимость – это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Всякое изменение окружающих организм условий представляет собой по отношению к нему раздражение, а его ответная реакция является проявлением раздражимости. Отвечая на воздействия факторов среды, организмы взаимодействуют с ней и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить.
Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называются рефлексами. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы) или роста (тропизмы).
8. Дискретность (от лат. discretus – разделенный). Любая биологическая система состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Так, любая особь состоит из отдельных клеток с их особыми свойствами, а в клетках также дискретно представлены органоиды и другие внутриклеточные образования.
Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления системы путем замены износившихся структурных элементов без прекращения функционирования всей системы в целом.
9. Саморегуляция (авторегуляция) – способность живых организмов поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов (гомеостаз). Саморегуляция осуществляется благодаря деятельности нервной, эндокринной и некоторых других регуляторных систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.
10. Ритмичность – свойство, присущее как живой, так и неживой природе. Оно обусловлено различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, фазами Луны и т.д.
Ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов через определенные равные промежутки времени. Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих и многие другие. Ритмичность направлена на согласование функций организма с периодически меняющимися условиями жизни.
3. Уровни организации живой природы
Биосистемы разной степени сложности – представляют собой структурные уровни организации жизни, среди которых выделяют следующие: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный. Дадим их краткую характеристику.
Уровни организации живой природы
1. Молекулярный. Любая система состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов. С этого уровня начинаются процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ, передача наследственной информации и др. На молекулярном уровне проходит граница между живой и неживой природой.
2. Клеточный. Клетка является структурной и функциональной единицей, а также единицей развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, так как они могут проявлять свойства живых систем только в клетках живых организмов.
3. Тканевый. Ткань представляет собой совокупность сходных по происхождению и строению клеток и межклеточного вещества, объединенных выполнением общей функции.
4. Органный. Органы – это структурно-функциональные объединения нескольких типов тканей. Органы объединяются в системы органов.
5. Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, приспособленных для выполнения различных функций.
6. Популяционно-видовой. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования. Совокупность популяций образует вид, который объединяет особей, обладающих наследственным сходством строения, жизнедеятельности и др. признаков, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.
7. Биогеоценотический. Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов со всеми факторами конкретной среды их обитания – компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Биогеозеноз включает: неорганические и органические вещества, автотрофные и гетеротрофные организмы. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные устойчивые сообщества.
8. Биосферный. Биосфера – система высшего порядка, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходят круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.
Законы, характерные для более высокого уровня организации живого мира, не исключают действия законов, присущих более низким уровням.
В чём сходство и принципиальное отличие между одноклеточными и многоклеточными организмами?
Какие одноклеточные организмы вам известны?
Особь, или индивидуум (от лат. individuum – неделимое), – это неделимая единица жизни. Самый главный признак любого живого организма – строгая взаимозависимость отдельных его частей. Разделение особи на части приведёт к потере её целостной уникальной индивидуальности. Человек, птица, дерево – это особи, но печень, мозг, крыло, клюв, лист или ветка не обладают признаками целого организма. Организм – это не простая сумма клеток, тканей и органов. Лишь строгое соподчинение и взаимодействие формируют новое единство и придают особи черты и свойства, отсутствующие у отдельных её компонентов.
Любой живой организм имеет клеточное строение. Исключение, как нам уже известно, составляют вирусы, но и они не способны существовать вне клеток (§ 14). Учёные до сих пор спорят, относить ли вирусы к живым существам. С одной стороны, они обладают свойствами живой материи – наследственностью и изменчивостью, но в то же время не способны к самостоятельному существованию и размножению, проявляя эти свойства только внутри про– или эукариотических клеток.
Многообразие живых существ нашей планеты, образующих единую биосферу, огромно и с трудом поддаётся описанию и подсчёту. По самым приблизительным оценкам, сейчас на Земле обитает несколько миллионов видов живых организмов. Только беспозвоночных насчитывают более 1,5 млн видов, при этом каждый год описывают сотни новых видов, и учёные считают, что большинство беспозвоночных животных, в основном пауков, насекомых и круглых червей, до сих пор неизвестны науке. Более 350 тыс. видов растений, около 100 тыс. видов грибов, огромное число видов бактерий и синезелёных водорослей населяют нашу планету, создавая то неповторимое единство, частью которого являемся и мы с вами.
Для любого организма характерны все признаки живого: обмен веществ и превращение энергии, рост, развитие и размножение, наследственность и изменчивость. Эти свойства мы рассмотрим с вами в последующих параграфах этой главы.
Все организмы разделяют на одноклеточные и многоклеточные.
Одноклеточные организмы. К этой группе относят организмы, тело которых состоит из одной клетки, т. е. для них клеточный и организменный уровни едины. Одноклеточные прокариоты – это бактерии и синезелёные водоросли (цианобактерии). Одноклеточные эукариоты встречаются во всех трёх царствах эукариот. У грибов – это одноклеточные дрожжи, в царстве растений – одноклеточные зелёные водоросли (например, хламидомонада и хлорелла), среди животных – более 40 тыс. видов простейших, например амёбы и инфузории, споровики и фораминиферы (рис. 51). Клетки одноклеточных обладают всеми признаками самостоятельных организмов и способны осуществлять все функции, необходимые для жизнедеятельности. В отличие от клеток многоклеточных организмов, у одноклеточных существуют органоиды специального назначения, помогающие им выполнять все необходимые функции. Способность к движению и захвату пищи обеспечивают ложноножки, жгутики и реснички. Для реализации выделительной функции существуют сократительные вакуоли. Свойство живых организмов – раздражимость обеспечивают специализированные внутриклеточные структуры, например светочувствительный глазок у эвглены зелёной позволяет ей определять направление движения к источнику света. Клетки одноклеточных устроены гораздо более сложно, нежели клетки, входящие в состав многоклеточного организма.
Рис. 51. Многообразие одноклеточных организмов: А – амёба; Б – зелёные водоросли; В – радиолярия; Г – солнечник
Многоклеточные организмы. В многоклеточном организме клетки специализированы, т. е. они способны выполнять только какую-то определённую функцию и не могут самостоятельно существовать вне целого организма. У представителя кишечнополостных – гидры – организм состоит из семи типов клеток, а организм человека образован клетками более ста типов. Совокупность клеток различных типов и межклеточного вещества, связанных выполнением ряда одинаковых функций, называют тканью. Ткани и органы характерны не для всех многоклеточных организмов. Так, у кишечнополостных и губок, у водорослей разные типы клеток не объединены в ткани, не образуют органы и системы органов. У высших растений и у большинства животных усложняется внутреннее строение и появляются специализированные системы органов, выполняющие отдельные функции. Специализация клеток у многоклеточных организмов повышает эффективность работы всего организма в целом, обеспечивает более сложные формы поведения и увеличивает продолжительность жизни.
Рис. 52. Вольвокс
Вопрос происхождения многоклеточных организмов представляет большой интерес, так как является основой для понимания эволюции живой природы. В настоящее время наиболее серьёзно аргументированы колониальные гипотезы происхождения многоклеточности. Согласно этим гипотезам, многоклеточные организмы в процессе эволюции возникли в результате усложнения организации некоторых колоний простейших.
Вопросы для повторения и задания
1. Что такое организм? Постарайтесь дать определение этого понятия.
2. Что такое одноклеточный организм? Приведите примеры.
3. Какие особенности строения клетки могут обеспечить выполнение функций, свойственных целостному организму?
4. Объясните, какое значение для эволюции жизни на Земле имело появление многоклеточности.
5. Представьте, что перед вами – человек, незнакомый с биологией. Объясните ему преимущество многоклеточности.
Подумайте! Выполните!
1. Как вы считаете, почему до сих пор науке неизвестно точное число видов организмов, живущих на нашей планете?
2. В клетках каких организмов существуют органоиды специального назначения? Какие функции они выполняют?
3. Могут ли у многоклеточных организмов отсутствовать ткани и органы?
4. Объясните, почему появление многоклеточности привело в дальнейшем к образованию тканей и органов.
5. Сравните колонии одноклеточных организмов и колонии многоклеточных животных, например морских котиков. В чём их принципиальное отличие? Есть ли у них черты сходства? Рассмотрите вместо котиков колонию кишечнополостных – коралловых полипов.
Работа с компьютером
Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.
Гипотеза фагоцителлы И. И. Мечникова завоевала широкое признание и нашла дальнейшее развитие в трудах многих современных учёных.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Не мозаика признаков, а единое целое
Не мозаика признаков, а единое целое Когда был вторично открыт менделизм, им увлеклись многие биологи в разных странах, начали скрещивать, изучать наследование, описывать гены. И это, конечно, привело к резкому скачку в развитии генетики. Но все имеет свои плюсы и минусы,
2.4. Влияние вирусов на организм человека
2.4. Влияние вирусов на организм человека Большую группу паразитов человека, животных и растений образуют вирусы. Они могут вызывать ряд тяжелых заболеваний, таких как натуральная и ветряная оспа, полиомиелит и др. Вирусы изучаются специальной наукой –
Сообщество превращается в организм
Части и целое
Части и целое Многие современные дарвинисты считают, что они полностью демистифицировали проблему того, как люди стали людьми, путем классических редукционистских методов современной науки. То есть любой вид высшего поведения или свойство, например язык или
21. Организм и среда. Экологические факторы
21. Организм и среда. Экологические факторы Вспомните!Что изучает наука экология?Какие экологические факторы вам известны?Как организм состоит из отдельных клеток, которые в сумме создают некое единство, обладающее новыми качествами, так и биосфера состоит из своих
Глава 3. Организм
Глава 3. Организм ТЕМЫ• Организм – единое целое. Многообразие организмов• Обмен веществ и превращение энергии• Размножение• Индивидуальное развитие (онтогенез)• Наследственность и изменчивость• Основы селекции. БиотехнологияМысленно поднимаясь по лестнице
Абсолютное единое бытие, эволюция и человеческое Я
Абсолютное единое бытие, эволюция и человеческое Я Состояние абсолютного единого бытия встречается достаточно редко, но даже тот, кто к нему приближался, оказывался в духовном состоянии невыразимой силы и глубины. Мы полагаем, что мистический опыт любого рода – от
Живая природа на Земле очень разнообразна и представляет собой сложноорганизованную соподчиненную (иерархическую) систему, состоящую из разных биологических систем (биосистем).
Биологическая система (биосистема) — биологический объект, состоящий из взаимосвязанных и взаимодействующих элементов и обладающий способностью к развитию, самовоспроизведению (за исключением определенных тканей и органов) и приспособлению к среде.
Например, амеба обыкновенная представляет собой биосистему, состоящую из оболочки, ядра и цитоплазмы, содержащей органоиды. Все ее структурные элементы взаимодействуют между собой и обеспечивают амебе способность к размножению и существованию в водной среде.
Примером более сложной биосистемы может быть любое покрытосеменное растение, состоящее из взаимосвязанных органов — корня, стебля, листьев, цветков и плодов. Благодаря этим структурным элементам растение может размножаться и приспосабливаться к жизни в наземно-воздушной среде. Лиственный, смешанный или хвойный леса также являются примером биосистемы. Любой лес состоит из групп организмов (популяций) разных видов растений, животных, грибов и микроорганизмов. Эти популяции взаимодействуют между собой и обеспечивают его развитие и устойчивое существование в данной среде.
Современная биология рассматривает жизнь на планете Земля как совокупность соподчиненных биологических систем, различающихся особенностями строения и проявлением свойств. Наименьшей биологической системой является клетка, состоящая из биомолекул. В зависимости от степени сложности строения живой материи выделяют молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биоценотический, биогеоценотический, биомный и биосферный уровни организации жизни.
Первый уровень — молекулярный. Элементарными единицами этого уровня являются биомолекулы: нуклеиновые кислоты, белки, жиры, углеводы и другие органические соединения, которые вступают во взаимодействие между собой и формируют более сложные системы — клетки. Биомолекулы не являются биосистемами, но они представляют молекулярный уровень организации жизни, на котором проявляются такие свойства живой материи, как единство химического состава и обмен веществ и энергии. Этот уровень организации жизни изучают биофизика, молекулярная биология и биологическая химия.
Следующим уровнем организации жизни является клеточный уровень. Элементарные единицы этого уровня — клетки. Их структурными компонентами выступают биомолекулы, из которых формируются плазматическая мембрана, цитоплазма, органоиды, ядро (у бактерий хромосома). Клетку, как структурную и функциональную единицу жизни, изучает наука цитология.
Клетки, сходные по строению, функциям и происхождению, образуют ткани, которые представляют тканевый уровень организации жизни. На тканевом уровне изучаются строение, функции и многообразие тканей. Ткани являются предметом изучения гистологии.
В свою очередь, функциональное объединение нескольких типов тканей приводит к формированию органа. Органы представляют органный уровень организации жизни. Они могут объединяться в системы органов. Строение и функции органов изучают морфология, анатомия и физиология.
Организменный уровень организации жизни представляют организмы (особи). Организм — самый низкий уровень организации биологических систем, способных к автономному существованию и самовоспроизводству. Организмы бывают одноклеточными (бактерии, протисты) и многоклеточными (грибы, лишайники, водоросли, растения, животные). Растительные организмы изучает ботаника, животные организмы — зоология, микроорганизмы — микробиология. Взаимоотношения организмов разных видов между собой и со средой обитания изучает экология.
За организменным следует популяционно-видовой уровень. Особи одного вида, обитающие на общей территории, формируют группу — популяцию, а все популяции родственных особей в совокупности составляют вид. Популяциями одного вида можно считать группы сосен, произрастающих в городском парке, сосновом или смешанном лесу. Группы карасей, обитающих в разных водоемах или в прибрежной и глубинной зонах одного водоема также будут являться примерами разных популяций одного вида.
Следующий уровень организации жизни — биоценотический. Элементарными единицами этого уровня являются биоценозы. Они формируются из популяций разных видов, длительно обитающих на определенной территории, между которыми возникают межвидовые связи и взаимоотношения. Примером биоценоза может быть совокупность всех обитателей луга или дубравы, все население озера или пруда.
Биогеоценотический уровень организации жизни является еще более сложным. Его представляют биологические системы — биогеоценозы. Они возникают в результате взаимодействия биоценозов со средой обитания путем обмена веществом и энергией. В качестве примеров биогеоценозов можно назвать луг, болото, хвойный лес, березовую рощу, дубраву — единые комплексы живых организмов разных видов и их среды обитания.
Самый высший уровень организации жизни — биосферный. Совокупность всех биомов на планете Земля, связанных непрерывным круговоротом веществ и потоком энергии, называют биосферой. Она представляет собой глобальную по масштабам и сложности биологическую систему.
На начальном этапе предметом экологии являлись организмы (особи), а задачей науки было изучение их взаимодействия со средой обитания. В настоящее время предмет изучения экологии значительно расширился. Помимо организмов, он включает надорганизменные биосистемы: популяции, биоценозы (сообщества), биогеоценозы (экосистемы), биомы и биосферу.
Современная экология — это наука, изучающая биологические системы разного уровня организации (от организменного до биосферного) и закономерности их взаимодействия между собой и со средой.
Перед экологией стоят следующие задачи: 1) изучение механизмов адаптации (приспособления) организмов к среде обитания; 2) изучение свойств и структуры популяций, динамики и механизмов регуляции их численности; 3) изучение биологического разнообразия экосистем, закономерностей образования и распределения в них биологической продукции; 4) изучение процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости.
Вопрос 1. Что такое организм? Постарайтесь дать определение этого понятия.
Организм — это биологическая система, являющаяся неделимой единицей жизни и функционирующая как единое целое. Он состоит из взаимосвязанных элементов и характеризуется их строгим соподчинением и взаимодействием. Для организма характерны все признаки живого: обмен веществ, превращения энергии, рост, развитие и размножение, наследственность и изменчивость.
Вопрос 2. Что такое одноклеточный организм? Приведите примеры.
Одноклеточный организм — это организм, тело которого состоит из одной клетки. В этом случае клеточный и организменный уровни, организации живой материи совпадают. Примеры одноклеточных организмов:
• все прокариоты — бактерии и сине-зеленые водоросли (цианобактерии);
• грибы — одноклеточные дрожжи;
• животные — простейшие (амебы, инфузории, споровики).
Вопрос 3. Какие особенности строения клетки могут обеспечить выполнение функций, свойственных целостному организму?
Кроме органоидов, характерных для всякой клетки, у одноклеточных организмов существуют также органоиды специального назначения, помогающие им осуществлять функции организменного уровня:
• движение и захват пищи — ложноножки (амеба), жгутики (эвглена), реснички (инфузория);
• выделение — сократительные вакуоли;
• раздражимость — светочувствительный глазок (эвглена, хламидомонада).
Вопрос 4. Подумайте, какое значение для эволюции жизни на Земле имело появление многоклеточных.
Появление многоклеточности сделало возможным формирование специализированных клеток, развитие разнообразных, выполняющих определенные функции тканей и органов. Специализация, в свою очередь, повышает эффективность работы организма в целом, усложняет его структуру, обеспечивает более сложные и адаптивные формы поведения. Таким образом, появление многоклеточности стало важнейшим этапом в эволюции жизни на Земле.
Читайте также: