Méret: px

Megjelenítés indítása oldalról:

átirat

2 Jekaterina Timofejevna Zakharova Szergej Grigorjevics Mamontov Vlagyimir Boriszovics Zaharov Nyikolaj Ivanovics Sonin Biológia. Általános biológia. profilszint. 11. évfolyam A szerzői jog tulajdonosa által biztosított szöveg Biológia. Általános biológia. profilszint. 11. évfolyam: tankönyv. általános műveltségre intézmények/ben. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin, E. T. Zakharova: Túzok; Moszkva; 2013 ISBN Absztrakt A tankönyv bevezeti a tanulókat az élővilág legfontosabb törvényeibe. Képet ad a szerves világ evolúciójáról, a szervezet és a környezet kapcsolatáról. A tankönyv az oktatási intézmények 11. évfolyamos tanulóinak szól.

3 Tartalom Előszó 1. rész. A szerves világ fejlődésének tana 1. fejezet Az élő természet fejlődési mintái. Evolúciós doktrína 1.1. Eszmetörténet a földi élet kialakulásáról Ókori és középkori elképzelések az élet lényegéről és fejlődéséről Az organikus természet rendszere – K. Linnaeus Az evolúciós eszmék fejlődése. J.-B. evolúciós elmélete. Lamarck 1.2. Ch. Darwin elméletének megjelenésének előfeltételei Ch. Darwin elméletének természettudományi előfeltételei Ch. Darwin expedíciós anyaga 1.3. Ch. Darwin evolúciós elmélete Ch. Darwin doktrínája a mesterséges szelekcióról Ch. Darwin doktrínája a természetes kiválasztódásról 1.4. Modern elképzelések az evolúció mechanizmusairól és mintáiról. Mikroevolúciós nézet. Kritériumok és szerkezet A mutációk evolúciós szerepe Populációk genetikai stabilitása Populációk genetikai folyamatai A természetes szelekció formái Az élőlények alkalmazkodása a környezeti feltételekhez a természetes szelekció eredményeként A bevezető töredék vége

4 V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin, E. T. Zakharova Biology. Általános biológia. profilszint. 11 4. évfolyam

5 Előszó Kedves Barátaim! Továbbra is folytatjuk a 10. évfolyamon megkezdett általános biológiai ismeretek alapjainak elsajátítását. Figyelmünk tárgyai az élő természet történeti fejlődésének, a földi élet evolúciójának, valamint az ökológiai rendszerek kialakulásának és fejlődésének állomásai lesznek. E fontos kérdések teljes körű tanulmányozásához szüksége lesz a tavaly megszerzett tudásra, hiszen a fejlődési folyamatok középpontjában az öröklődés és a változékonyság törvényei állnak. A tankönyvben kiemelt figyelmet kap az élőlények közötti kapcsolatok és az ökológiai rendszerek fenntarthatóságának feltételeinek elemzése. Számos szekció oktatási anyaga jelentősen bővült az általános biológiai minták, mint a legnehezebben érthető minták bemutatása miatt. Más részek csak alapvető információkat és fogalmakat tartalmaznak. A 11. osztályban felmerülő kérdések köre nagyon széles, de nem mindegyiket tárgyalja részletesen a tankönyv. A biológia egyes kérdéseivel való részletesebb megismeréshez a tankönyv végén található a további irodalom listája. Ráadásul nem minden törvényszerűség ismert vagy teljesen érthető, mert az élet összetettsége és sokszínűsége olyan nagy, hogy egyes jelenségeit még csak most kezdjük megérteni, míg mások még tanulmányozásra várnak. A könyvben található oktatási anyag felépítése megegyezik az „Általános biológia. 10. évfolyam” (V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin). A szerzők hálásak M. T. Grigorjevának az angol szöveg elkészítéséért, valamint Yu-nak. Az Orosz Természettudományi Akadémia akadémikusa, V. B. Zakharov professzor 5

6 1. rész. A szerves világ fejlődésének tana Az élőlények világának számos közös vonása van, amelyek mindig is megdöbbenést keltettek az emberben. Először is ez az organizmusok szerkezetének rendkívüli összetettsége; másodszor, számos jel nyilvánvaló céltudatossága vagy alkalmazkodó jellege; valamint az életformák hatalmas változatossága. Az e jelenségek által felvetett kérdések teljesen nyilvánvalóak. Hogyan keletkeztek összetett organizmusok? Milyen erők hatására alakultak ki alkalmazkodó tulajdonságaik? Honnan származik a szerves világ sokfélesége, és hogyan tartják fenn? Milyen helyet foglal el az ember a szerves világban, és kik az ősei? Az emberiség minden korban megpróbált választ találni ezekre és sok más hasonló kérdésre. A tudomány előtti társadalmakban a magyarázatok legendákat és mítoszokat eredményeztek, amelyek egy része különféle vallási tanítások alapjául szolgált. A tudományos értelmezés az evolúcióelméletben testesül meg, amely ennek a szakasznak a témája. Az élővilág evolúciója alatt az élő természet történelmi fejlődésének természetes folyamatát értjük bolygónkon az élet kezdetétől napjainkig. Ennek a folyamatnak a lényege egyrészt az élőlények folyamatos alkalmazkodása a folyamatosan változó környezeti feltételekhez, másrészt az élőlények egyre összetettebb formáinak megjelenése. A biológiai evolúció során a pre6

7 fajok kialakulása, ennek alapján új fajok keletkeznek; a fajok eltűnése is folyamatosan történik, kihalásuk. 7

8 1. fejezet Az élő természet fejlődési mintái. Evolúciós tanítás Minden van és nincs, mert bár eljön a pillanat, amikor van, de itt megszűnik Egy és ugyanaz lenni, és fiatal és öreg, és halott és élő, akkor átalakul ebbe, ez változik, lesz ismét témák. Hérakleitosz Charles Darwin "A fajok eredete" című főműve, amely gyökeresen megváltoztatta a vadon élő állatok eszméjét, 1859-ben jelent meg. Ezt az eseményt több mint húsz éves munka előzte meg az összegyűjtött gazdag tényanyag tanulmányozásán és megértésében. maga Darwin és más tudósok is. Ebben a fejezetben megismerkedhet az evolúciós eszmék alapfeltevésével, J.-B. első evolúciós elméletével. Lamarck; megismerjék Ch. Darwin mesterséges és természetes kiválasztódási elméletét; a formáció mechanizmusairól és sebességéről szóló modern elképzelésekről. Jelenleg több mint 600 ezer növényt és legalább 2,5 millió állatfajt, mintegy 100 ezer gombafajt és több mint 8 ezer prokariótát, valamint akár 800 vírusfajt is leírtak. A leírt és még nem azonosított modern élőlényfajok aránya alapján a tudósok azt a feltételezést teszik, hogy a modern állat- és növényvilágot mintegy 4,5 millió élőlényfaj képviseli. Emellett őslénytani és néhány egyéb adat felhasználásával a kutatók kiszámították, hogy a Föld teljes története során legalább 1 milliárd élőlényfaj élt rajta. Vizsgáljuk meg, hogyan képzelték el az emberek az emberiség történelmének különböző korszakaiban az élet lényegét, az élőlények sokféleségét és az élőlények új formáinak megjelenését. Eszméktörténet a földi élet kialakulásáról Kr. u.), de jóval előtte az irodalom az ókor különböző népeinek emlékei sok érdekes információt tartalmaztak az élővilág szerveződéséről, főként agronómiával, állattenyésztéssel és orvoslással kapcsolatban. Maga a biológiai tudás az ókorban gyökerezik, és az emberek közvetlen gyakorlati tevékenységén alapul. A cro-magnoni ember (Kr. e. 13 ezer év) sziklafestményei alapján megállapítható, hogy az emberek már akkoriban is jól meg tudták különböztetni a vadászat tárgyául szolgáló állatok nagy számát. az élet lényege és fejlődése Az ókori Görögországban a VIII VI században időszámításunk előtt e. a holisztikus természetfilozófia mélyén bukkantak fel az ókori tudomány első kezdetei. A görög filozófia megalapítói Thalész, Anaximandrosz, Anaximenész és Hérakleitosz olyan anyagi forrást kerestek, amelyből a világ természetes önfejlődésének köszönhetően keletkezett. Thalész számára ez az első elv a víz volt. Az élőlények Anaximander tanítása szerint az "apeiron" határozatlan anyagából ugyanazok a törvények szerint jönnek létre, mint az élettelen természetű tárgyak. Anaximenes jón filozófus 8

9 a világ anyagi princípiumának a levegőt tekintette, amelyből minden keletkezik, és amelybe minden visszatér. Az emberi lelket is a levegővel azonosította. Az ókori görög filozófusok közül a legnagyobb az efezusi Hérakleitosz volt. Tanítása nem tartalmazott külön rendelkezéseket az élő természetről, de mind az egész természettudomány fejlődése, mind az élőanyagról alkotott elképzelések kialakítása szempontjából nagy jelentőséggel bírt. Hérakleitosz először vezette be a filozófiába és a természettudományba az állandó változás egyértelmű elképzelését. A tudós a tüzet tartotta a világ kezdetének; azt tanította, hogy minden változás a küzdelem eredménye: "Minden küzdelemből és szükségből fakad." A vadon élő állatokkal kapcsolatos elképzelések kialakulását nagymértékben befolyásolták az ókor más tudósainak kutatásai és spekulatív elképzelései: Pythagoras, Empedoklész, Démokritosz, Hippokratész és még sokan mások (lásd az „Általános biológia. 10. osztály” című tankönyv 2. fejezetét). Az ókori világban számos információt gyűjtöttek a vadon élő állatokról akkoriban. Arisztotelész az állatok szisztematikus tanulmányozásával foglalkozott, több mint 500 állatfajt írt le, és bizonyos sorrendbe rendezte őket: az egyszerű elrendezéstől az egyre bonyolultabbig. A természet testeinek Arisztotelész által felvázolt sorozata a szervetlen testekkel kezdődik, és a növényeken keresztül eljut a hozzátartozó állatszivacsokhoz és aszkídiákhoz, majd a mozgó tengeri élőlényekhez. Arisztotelész és tanítványai a növények szerkezetét is tanulmányozták. Arisztotelész a természet minden testében két oldalt különböztetett meg: az anyagot, amelynek sokféle lehetősége van, és a lélek formáját, amelynek hatására ez az anyag lehetősége megvalósul. Háromféle lelket különböztetett meg: a vegetatív, vagy tápláló, a növényekben és állatokban rejlő; érző, az állatokra jellemző, és az elme, amely az első kettőn kívül csak az emberrel van felruházva. A középkor során Arisztotelész művei képezték a vadon élő állatokról alkotott elképzelések alapját. A keresztény egyház európai megalakulásával elterjed a bibliai szövegeken alapuló hivatalos álláspont: minden élőlény Isten teremtette és változatlan marad. A középkor biológiájának ezt az irányát kreacionizmusnak (a latin creatio teremtés, teremtés szóból) nevezik. Ennek az időszaknak a jellemzője a létező növény- és állatfajok leírása, osztályozási kísérletei, amelyek többnyire tisztán formálisak (ábécé sorrendben) vagy alkalmazottak. Számos állat- és növényosztályozási rendszert hoztak létre, amelyekben önkényesen az egyes karaktereket veszik alapul. A biológia iránti érdeklődés a Nagy Földrajzi Felfedezések (XV. század) és az árutermelés fejlődésének korszakában megnőtt. Az intenzív kereskedelem és az új területek felfedezése kibővítette az állatokról és növényekről szóló információkat. Indiából és Amerikából olyan új növényeket hoztak Európába, mint a fahéj, a szegfűszeg, a burgonya, a kukorica és a dohány. A botanikusok és zoológusok számos új, korábban nem látott növényt és állatot írtak le. Gyakorlati célból jelezték, hogy ezek az élőlények milyen jótékony vagy káros tulajdonságokkal rendelkeznek Organikus természet rendszere – K. Linnaeus A gyorsan felhalmozódó ismeretek racionalizálásának igénye vezetett rendszerezésükhöz. Gyakorlati rendszereket hoznak létre, amelyekben a növényeket és az állatokat csoportokba vonják, attól függően, hogy milyen előnyökkel járnak az emberek számára, vagy milyen károkat okoznak. Például izolált gyógynövények, kertészeti vagy kertészeti növények. Az „állatállomány” vagy „mérgező állatok” fogalma a szerkezetükben és eredetükben a legkülönfélébb állatokra utalt. A fajok gyakorlati osztályozását a kényelem miatt ma is alkalmazzák. kilenc

10 Az élő szervezetek hasznosság alapján történő osztályozása azonban nem tudta kielégíteni a tudósokat. Olyan tulajdonságokat kerestek, amelyek lehetővé teszik a növények és állatok csoportosítását a szerkezet és az élet hasonlósága szerint. Kezdetben egy vagy néhány tetszőlegesen választott jellemzőt vettek a taxonómia alapjául. Nyilvánvaló, hogy a teljesen független szervezetek ugyanabba a csoportba kerültek. A 16. és 17. század folyamán folytatódott a munka az állatok és növények leírásán, rendszerezésén. A természet rendszerének kialakításához nagyban hozzájárult a kiváló svéd természettudós, Carl Linnaeus. A tudós több mint 8000 növényfajt és több mint 4000 állatfajt írt le, egységes terminológiát és rendet alakított ki a fajok leírására. A hasonló fajokat nemzetségekbe, a hasonló nemzetségeket rendekbe, a rendeket osztályokba csoportosította. Így osztályozását a taxonok hierarchiájának (azaz alárendeltségének) elvén alapozta (a görög taxis hely, sorrendből; ez egy vagy olyan rendű szisztematikus egység). A Linné-rendszerben a legnagyobb taxon az osztály volt, a legkisebb faj, fajta. Ez rendkívül fontos lépés volt a természetes rendszer kialakítása felé. Linné megszilárdította a bináris (azaz kettős) nómenklatúra használatát a tudományban a fajok megjelölésére. Azóta minden fajt két szóval neveznek: az első szó a nemzetséget jelenti, és az összes benne szereplő fajra jellemző, a második szó maga a konkrét név. A tudomány fejlődésével néhány további kategória is bekerült a rendszerbe: család, alosztály stb., és a típus lett a legmagasabb taxon. A rendszer felépítésének elve azonban változatlan maradt. Például egy házimacska szisztematikus helyzete a következőképpen írható le. A házimacska (líbiai) a ragadozó emlősök rendjének macskafélék családjába tartozó kismacskák nemzetségének tagja, a chordate típusú gerinces altípusba. A házimacska mellett a kismacskák nemzetségébe tartozik az európai vad erdei macska, az amuri erdei macska, a dzsungelmacska, a hiúz és néhány más. Linné megalkotta az akkori szerves világ legtökéletesebb rendszerét, benne az összes akkor ismert állatot és minden ismert növényt. Nagy tudós lévén, sok esetben helyesen kombinálta az élőlények típusait a szerkezet hasonlósága szerint. Az osztályozás jellemzőinek megválasztásában tapasztalható önkényesség (növényeknél a porzók és bibék szerkezete; állatoknál a csőr szerkezete a madaraknál; a fogak szerkezete emlősöknél) Linné számos hibához vezetett. Linné tisztában volt rendszere mesterséges voltával, és rámutatott a természet természetes rendszerének kidolgozásának szükségességére. Azt írta: "Egy mesterséges rendszer csak addig szolgál, amíg egy természetest nem találnak." Azonban mit jelentett a tudós számára a XVIII. a "természetes rendszer" fogalma? Mint ismeretes, a természeti rendszer az állatok és növények eredetét tükrözi, és rokonságukon és hasonlóságukon alapszik a lényeges szerkezeti jellemzők összessége tekintetében. A vallásos eszmék uralkodása alatt a tudósok úgy vélték, hogy az organizmusok típusait egymástól függetlenül hozta létre a Teremtő, és azok változatlanok. „Ahány faj létezik” – mondta Linné, annyiféle alakot teremtett a Mindenható a világ kezdetén. Ezért a biológusoknak szánt természet természetes rendszerének keresése megpróbál behatolni a teremtés tervébe, amelyet Isten vezérelt, létrehozva minden életet a Földön. A fajok felépítésének tökéletességét, a belső szervek kölcsönös megfeleltetését, a létfeltételekhez való alkalmazkodást a Teremtő bölcsessége magyarázta. A filozófusok és természettudósok körében azonban a XVII XIX. Az élőlények változékonyságáról egy másik eszmerendszer is elterjedt, néhány ókori tudós nézetei alapján. A biológia fejlődésének ezt az irányát transzformizmusnak nevezik (a latin transzformációból transzformálok, átalakítok). A transzformizmus támogatói olyan kiemelkedő tudósok voltak, mint R. Hooke, J. La Mettrie, D. Diderot, J. Buffon, Erasmus 10

11 Darwin, J. W. Goethe és még sokan mások. A transzformátorok elismerték az élőlények külső körülmények változásaira adott reakcióinak célszerűségének lehetőségét, de nem bizonyították az organizmusok evolúciós átalakulását. A szerves célszerűség eredetének tudományos értelmezését egyedül Charles Darwin Az evolúciós eszmék kidolgozása. J.-B. evolúciós elmélete. Lamarck Az élő természet megváltoztathatatlanságával kapcsolatos nézetek dominanciája ellenére a biológusok továbbra is felhalmozták azokat a tényanyagokat, amelyek ellentmondtak ezeknek az elképzeléseknek. A mikroszkóp felfedezése a XVII és alkalmazása a biológiai kutatásokban nagymértékben kitágította a tudósok látókörét. Az embriológia tudományként formálódott, kialakult a paleontológia. Az első evolúciós elméletet megalkotó tudós a kiváló francia természettudós, Jean-Baptiste Lamarck volt. Sok elődjétől eltérően Lamarck evolúciós elmélete tényeken alapult. A fajok következetlenségének gondolata egy tudóstól származott, a növények és állatok szerkezetének mélyreható tanulmányozása eredményeként. Munkásságával Lamarck nagyban hozzájárult a biológiához. A „biológia” kifejezést ő vezette be. Az állatok taxonómiájával foglalkozó Lamarck felhívta a figyelmet a nem azonos fajhoz tartozó állatok lényeges szerkezeti jellemzőinek hasonlóságára. A hasonlóság alapján Lamarck Linné két osztálya (rovarok és férgek) helyett a gerinctelen állatok 10 osztályát emelte ki. Közülük olyan csoportok maradtak fenn a mai napig, mint a "Rákfélék", "Pókfélék", "Rovarok", más csoportok "Kagylók", "Anneled férgek" kerültek típusrangsorba. A lamarcki szisztematika közismert tökéletlenségét a tudomány akkori színvonala magyarázza, de benne van a fő törekvés, hogy elkerüljék a csoportosítások mesterségességét. Elmondhatjuk, hogy Lamarck lefektette a természetes osztályozási rendszer alapjait. Ő volt az első, aki felvetette az állatok hasonlóságának és különbözőségének okait. „Számolhatnék számos állatot, a legtökéletesebbtől a legtökéletlenebbig” – írta Lamarck, és meg sem próbálhatnám megállapítani, mitől függhet ez a figyelemre méltó tény? Nem kellett volna feltételeznem, hogy a természet egymás után különféle testeket hozott létre, a legegyszerűbbtől a legbonyolultabbig emelkedve? Figyeljünk a „természet teremtette” szavakra. A tudós Lucretius kora óta először meri kijelenteni, hogy nem Isten teremtette a különböző bonyolultságú szervezeteket, hanem a természet a természeti törvények alapján. Lamarck előáll az evolúció ötletével. Legnagyobb érdeme abban rejlik, hogy evolúciós elképzelését gondosan kidolgozzák, számos tény alátámasztja, és ezért elméletté válik. A fokozatos és lassú, az egyszerűtől a bonyolultig történő fejlődés gondolatán, valamint a külső környezetnek az organizmusok átalakulásában betöltött szerepén alapul. 1809-ben megjelent fő művében, a "Philosophy of Zoology" Lamarck számos bizonyítékkal szolgál a fajok változékonyságára. Az ilyen bizonyítékok között Lamarck az állatok háziasítása és a növények termesztése hatására bekövetkezett változásokra hivatkozik, amikor az organizmusok más, eltérő létfeltételekkel rendelkező élőhelyekre vándorolnak. Lamarck az új fajok megjelenésében fontos szerepet tulajdonít a Föld felszíni hidrogeológiai rezsimjének és éghajlati viszonyainak fokozatos megváltozásának. Így a biológiai jelenségek elemzésébe Lamarck két új tényezőt von be, az idő és a környezeti feltételek tényezőjét. Ez nagy előrelépés volt a fajok megváltoztathatatlanságát hirdető mechanikus elképzeléseihez képest. De milyen mechanizmusai vannak az élőlények változékonyságának és új fajok kialakulásának? tizenegy

12 Lamarck úgy vélte, hogy ezek közül kettő van: egyrészt az élőlények javulási vágya, másrészt a külső környezet közvetlen hatása és a szervezet élete során megszerzett tulajdonságok öröklődése. Lamarck nézetei az evolúció mechanizmusáról tévesnek bizonyultak. 50 évvel később Charles Darwin fedezte fel az élő szervezetek környezethez való alkalmazkodásának és a fajok kialakulásának módjait. Lamarck nagy érdeme abban rejlik, hogy megalkotta az első elméletet a szerves világ evolúciójáról, bevezette a historizmus elvét a biológiai jelenségek megértésének feltételéül, és a környezeti feltételeket állította fel a fajok változékonyságának fő okaként. . Lamarck elmélete nem kapott elismerést kortársaitól. Az ő idejében a tudomány nem állt készen az evolúciós átalakulás gondolatának elfogadására; az időkeretek, amelyekről Lamarck beszélt, évmilliók, elképzelhetetlennek tűntek. A fajok változatosságának okaira vonatkozó bizonyítékok nem elég erősek. Az evolúcióban meghatározó szerepet tulajdonítva a külső környezet közvetlen hatásának, a szervek gyakorlásának és nem gyakorlásának, valamint a szerzett tulajdonságok öröklődésének, Lamarck nem tudta megmagyarázni a „halott” struktúrák miatti alkalmazkodások kialakulását. Például a madártojás héjának színe egyértelműen alkalmazkodó jellegű, de ezt a tényt lehetetlen megmagyarázni Lamarck elmélete szempontjából. Lamarck elmélete a fuzionált öröklődés fogalmából indult ki, amely az egész szervezetre és annak egyes részeire jellemző. T. D. Lysenko munkáiban újjáéledt az a gondolat, hogy az öröklődés egy szervezet egészének sajátja. A DNS öröklődésének és a genetikai kódnak a felfedezése azonban megszüntette a vitapontot. A lamarckizmus és a neolamarckizmus önszántukból összeomlott. Így bár a fajok megváltoztathatatlanságának fogalma nem rendült meg, támogatóik számára egyre nehezebb volt megmagyarázni a biológusok által feltárt újabb és újabb tényeket. A XIX. század első negyedében. nagy előrelépés történt az összehasonlító anatómia és őslénytan területén. A biológia e területeinek fejlesztésében nagy érdeme a francia tudós, J. Cuvier. A gerincesek szerveinek felépítését vizsgálva megállapította, hogy egy állat összes szerve egy integrált rendszer része. Ennek eredményeként az egyes szervek szerkezete természetesen korrelál az összes többi szerv szerkezetével. A test egyetlen része sem változhat a többi rész megfelelő változása nélkül. Ez azt jelenti, hogy a test minden része az egész szervezet felépítésének alapelveit tükrözi. Tehát, ha egy állatnak patái vannak, akkor az egész szervezete növényevő életmódot tükröz: a fogak alkalmazkodtak a durva növényi táplálék őrléséhez, az állkapcsok bizonyos alakúak, a gyomor többkamrás, a belek nagyon hosszúak stb. e) Ha egy állat belei a hús emésztését szolgálják, más szervek is rendelkeznek megfelelő felépítéssel: éles fogak a tépéshez, állkapocs a zsákmány befogásához és megtartásához, karmok a megfogáshoz, rugalmas gerinc, amely elősegíti az ugrást, stb. állati szervek Cuvier a korrelációk (relativitás) elvének nevezte egymást. A korrelációk elve alapján Cuvier kihalt fajok csontjait tanulmányozta, és helyreállította ezen állatok megjelenését és életmódját. A paleontológiai adatok megcáfolhatatlanul tanúskodtak a Földön élő állatok alakjának változásáról. A tények összeütközésbe kerültek a bibliai legendával. Kezdetben az élő természet megváltoztathatatlanságának hívei nagyon egyszerűen magyarázták ezt az ellentmondást: azok az állatok, amelyeket Noé nem vitt be a bárkájába az özönvíz idején, kihaltak. Az ilyen érvelésről Darwin később iróniával írta naplójában: "Az elmélet, amely szerint a masztodon stb. kihalt, mert túl szűkre szabták a Noé bárkájának ajtaját." A bibliai özönvízre való hivatkozások tudománytalansága nyilvánvalóvá vált, amikor megállapították a kihalt állatok különböző fokú ősiségét. Aztán Cuvier előterjesztette a katasztrófák elméletét. Ezen elmélet szerint a kihalás oka időszakosan volt

13 kivonuló jelentős geológiai katasztrófa, amely nagy területeken pusztította el az állatokat és a növényzetet. Aztán ezeket a területeket a szomszédos régiókból betörő fajok népesítették be. J. Cuvier követői és tanítványai, fejlesztve tanítását, azzal érveltek, hogy a katasztrófák az egész földkerekséget lefedték. Minden katasztrófát egy új teremtés követett. 27 ilyen katasztrófát és ebből következően teremtési aktust számláltak.A katasztrófaelmélet széles körben elterjedt. Voltak azonban tudósok, akik kételkedtek abban az elméletben, amely Engels szerint "az isteni teremtés egyetlen aktusa helyett a teremtés ismétlődő aktusainak egész sorát helyezte el, és egy csodából a természet lényeges karját tette". E tudósok közé tartozott K. F. Rulye és N. A. Severtsov orosz biológus. K. F. Rul'e ökológiai tanulmányai és N. A. Severtsov a fajok földrajzi változatosságának tanulmányozása elvezette őket a fajok közötti kapcsolat lehetőségének gondolatához, és az egyik faj származása a másikból. N. A. Severtsov munkáit Ch. Darwin nagyra értékelte. A fajok megváltoztathatatlanságának hívei és a spontán evolucionisták közötti vitáknak a Charles Darwin által megalkotott, mélyen átgondolt és alapvetően alátámasztott fajképződéselmélet vetett véget. Összefoglalás A 19. század elejéig a biológiában többnyire leíró módszereket alkalmaztak. Később a természetrajz területén elért kiemelkedő eredmények határozták meg a természetben lezajló folyamatokat magyarázó elméletek szükségességét. Az első ilyen kísérletet 1809-ben J.-B. Lamarck, aki megalkotta az élő szervezetek evolúciós elméletét. Tanulmányainak nagy érdeme abban áll, hogy a történelmi elvet javasolta valamennyi biológiai jelenség megértésének alapjául, és a környezet változásait tekintette a sajátos eltérések fő okának. Az evolúció folyamatáról alkotott elképzelései azonban tévesnek bizonyultak. Az élő szervezetek környezethez való alkalmazkodásának mechanizmusait, valamint a fajok kialakulását Charles Darwin csak 50 évvel később tisztázta. Referenciapontok 1. Az ókorban léteztek spontán materialista elképzelések az élő természetről. 2. A középkorban a világ Teremtő általi teremtéséről és az élő természet megváltoztathatatlanságáról alkotott elképzelések uralkodtak. 3. Lamarck egy különálló organizmust evolúciós egységnek tekintett. 4. Lamarck az élő természetet az egyszerűtől az összetett formáig változó fokozatok folytonos sorozatának tekintette. 5. A paleontológia fejlődése jelentősen hozzájárult az evolúciós elképzelések fejlődéséhez. Ellenőrző kérdések és feladatok 1. Mi az élő szervezetek gyakorlati osztályozási rendszere? 2. Milyen hozzájárulást tett K. Linnaeus a biológiához? 3. Miért nevezik a Linné-rendszert mesterségesnek? 4. Fogalmazza meg Lamarck evolúciós elméletének főbb rendelkezéseit! 5. Milyen kérdésekre nem kapott választ Lamarck evolúciós elmélete? 6. Mi a lényege J. Cuvier korrelációs elvének? Adj rá példákat. tizenhárom

14 7. Mi a különbség a transzformizmus és az evolúcióelmélet között? A „Terminológia” és „Összefoglaló” címszók szókészletének felhasználásával fordítsa le angolra a „Referenciapontok” bekezdéseit. Terminológia Minden, a bal oldali oszlopban feltüntetett kifejezéshez válassza ki a megfelelő definíciót, amely a jobb oldali oszlopban található orosz és angol nyelven. Válassza ki a megfelelő definíciót minden kifejezéshez a bal oszlopban a jobb oldali oszlopban felsorolt ​​angol és orosz változatok közül. Beszélgetési kérdések Mit tudtak a vadon élő állatokról az ókori világban? Mivel magyarázható a fajok megváltoztathatatlanságáról alkotott elképzelések dominanciája a 18. században? Hogyan magyarázta Cuvier a Földön élő állatok alakváltozására vonatkozó őslénytani adatokat? Magyarázza meg Cuvier katasztrófaelméletét! Milyen hozzájárulást nyújtott a biológiához J.-B. Lamarck? tizennégy

15 1.2. Charles Darwin elméletének megjelenésének előfeltételei Ahhoz, hogy teljes mértékben megértsük a Charles Darwin által a biológiai tudományban végbement forradalom teljes jelentőségét, figyeljünk a tudomány helyzetére és a 19. század első felének társadalmi-gazdasági viszonyaira, amikor az A természetes kiválasztódás elmélete a világegyetem alapvető törvényeinek felfedezésének időszaka volt. A század közepére számos jelentős felfedezés született a természettudományban. A francia tudós, P. Laplace matematikailag alátámasztotta I. Kant elméletét a Naprendszer fejlődéséről (lásd az "Általános biológia. 10. osztály" című tankönyv 2. fejezetét). A fejlesztés gondolatát G. Hegel vezeti be a filozófiába. A. I. Herzen az években megjelent „Levelek a természet tanulmányozásáról” című művében felvázolta a természet történelmi fejlődésének gondolatát a szervetlen testektől az emberig. Azt állította, hogy a természettudományban csak a történeti fejlődés elvén alapulók lehetnek igazi általánosítások. Felfedezték az energiamegmaradás törvényeit, megállapították a kémiai elemek atomi szerkezetének elvét. 1861-ben A. M. Butlerov megalkotta a szerves vegyületek szerkezetének elméletét. Eltelik egy kis idő, és D. I. Mengyelejev kiadja (1869) híres elemi periódusos rendszerét. Ilyen volt az a tudományos környezet, amelyben Charles Darwin dolgozott. Tekintsük tanításainak konkrét előfeltételeit. Geológiai háttér. C. Lyell angol geológus bebizonyította Cuvier elképzeléseinek következetlenségét a Föld felszínét megváltoztató hirtelen katasztrófákról, és alátámasztotta az ellenkező álláspontot: a bolygó felszíne folyamatosan változik, és nem valamilyen különleges erő hatására, hanem a hétköznapi hétköznapi tényezők – a hőmérséklet-ingadozások, a szél, az eső, a szörfözés és a növényi és állati szervezetek élettevékenységének – hatása. A folyamatosan ható természeti tényezők között Lyell földrengéseket, vulkánkitöréseket tulajdonított. Hasonló gondolatokat jóval Lyell előtt fogalmazott meg M. V. Lomonoszov „A Föld rétegeiről” és Lamarck című munkájában. De Lyell számos és szigorú bizonyítékkal támasztotta alá nézeteit. Lyell elmélete nagy hatással volt Charles Darwin világnézetének kialakulására. Eredmények a citológia és az embriológia területén. A biológiában számos olyan jelentős felfedezés született, amelyek összeegyeztethetetlennek bizonyultak a természet megváltoztathatatlanságáról, a fajok közötti kapcsolat hiányáról szóló elképzelésekkel. T. Schwann sejtelmélete kimutatta, hogy minden élő szervezet szerkezete a sejt egységes szerkezeti elemén alapul. A gerinces embriók fejlődésének tanulmányozása lehetővé tette a kopoltyúívek és a kopoltyúkeringés kimutatását madár- és emlős embriókban, ami a halak, madarak, emlősök rokonságára és a szárazföldi gerincesek vízi életmódot folytató ősöktől való származására utalt. . K. Baer orosz akadémikus kimutatta, hogy minden élőlény fejlődése a tojással kezdődik, és a fejlődés korai szakaszában feltűnő hasonlóság figyelhető meg a különböző osztályokhoz tartozó állatok embrióinak felépítésében. A J. Cuvier által kidolgozott típuselmélet fontos szerepet játszott a biológia fejlődésében. Bár J. Cuvier a fajok megváltoztathatatlanságának elkötelezett híve volt, az állatok szerkezetének általa megállapított hasonlósága a típus határain belül tárgyilagosan jelezte lehetséges rokonságukat és származásukat is. tizenöt

16 Tehát a természettudomány különböző területein (geológia, paleontológia, biogeográfia, embriológia, összehasonlító anatómia, élőlények sejtszerkezetének vizsgálata) a tudósok által összegyűjtött anyagok ellentmondtak a természet isteni eredetéről és megváltoztathatatlanságáról szóló elképzeléseknek. A nagy angol tudós, C. Darwin mindezeket a tényeket helyesen tudta megmagyarázni, általánosítani, evolúcióelméletet alkotni C. Darwin expedíciós anyaga Kövessük nyomon az életút főbb állomásait, Darwin világnézetének kialakulását és bizonyítékrendszerét. . Charles Robert Darwin 1809. február 12-én született egy orvos családjában. Az egyetemen először az orvosi, majd a teológiai karon tanult, és papnak készült. Ugyanakkor nagy hajlamot mutatott a természettudományok felé, kedvelte a geológiát, a botanikát és az állattant. Az egyetem elvégzése (1831) után Darwin természetkutatói állást kapott a Beagle hajón, amely térképészeti felmérések céljából világkörüli útra indult. Darwin elfogadja a felkérést, és az expedíción eltöltött öt év () fordulópont lett saját tudományos sorsában és a biológia történetében. Fig A lajhárok csontvázai Dél-Amerikában (jobb oldalon modern nézet, bal oldalon kövület) Az utazás során a nagy pontossággal és szakértelemmel végzett megfigyelések arra késztették Darwint, hogy elgondolkozzon a fajok közötti hasonlóságok és különbségek okain. Fő lelete, amelyet Dél-Amerika geológiai lelőhelyein fedeztek fel, a kihalt óriásfogatlanok csontvázai, amelyek nagyon hasonlítanak a modern tatukhoz és lusta 16

17 tsami (1.1. ábra). Darwint még jobban lenyűgözte a Galápagos-szigeteken élő állatok fajösszetételének tanulmányozása. Ezeken a közelmúltbeli eredetű vulkáni szigeteken Darwin közeli pintyfajokat fedezett fel, amelyek hasonlóak a szárazföldi fajokhoz, de különböző táplálékforrásokhoz - kemény magvakhoz, rovarokhoz, növényi virágok nektárjához - alkalmazkodtak (1.2. ábra). Abszurd volna azt feltételezni, hogy a Teremtő minden egyes újonnan felbukkanó vulkáni szigethez saját különleges állatfajtát hoz létre. Ésszerűbb más következtetést levonni: a madarak a szárazföldről érkeztek a szigetre, és az új életkörülményekhez való alkalmazkodás következtében megváltoztak. Így Darwin felveti a környezeti feltételek szerepének kérdését a fajképződésben. Darwin hasonló képet figyelt meg Afrika partjainál. A Zöld-foki-szigeteken élő állatok a szárazföldi fajokkal való bizonyos hasonlóságok ellenére mégis lényeges jellemzőikben különböznek tőlük. A fajok létrejötte szempontjából Darwin nem tudta megmagyarázni az általa leírt tuko-tuko rágcsáló fejlődésének sajátosságait, amelyek a föld alatti lyukak között élnek, és látó kölyköket szülnek, amelyek aztán megvakulnak. Darwin pintyeinek rizsváltozata a Galápagos-szigeteken és kb. Kókusz (az étel jellegétől függően) Ezek és sok más tény megrendítette Darwin fajok létrejöttébe vetett hitét. Visszatérve Angliába, a fajok eredetének kérdését tűzte ki maga elé. Referenciapontok 1. A természettudományok rohamos fejlődése a XIX. egyre több olyan tényt közölt, amelyek ellentmondanak a természet megváltoztathatatlanságáról szóló elképzeléseknek. 2. Dél-Amerika és a Galápagos-szigetek természetének tanulmányozása lehetővé tette Darwin számára, hogy megfogalmazza az első feltételezéseket a fajok változásának mechanizmusairól. Ellenőrző kérdések és feladatok 1. Milyen geológiai adatok szolgáltak előfeltételként Darwin evolúciós elméletéhez? 2. Ismertesse Ch. Darwin evolúciós nézeteinek kialakulásának természettudományos előfeltételeit! 3. Charles Darwin mely megfigyelései rendítették meg a fajok megváltoztathatatlanságába vetett hitét? A „Terminológia” és „Összefoglaló” címszók szókészletének felhasználásával fordítsa le angolra a „Referenciapontok” bekezdéseit. 17

18 1.3. Charles Darwin evolúciós elmélete 1859-ben jelent meg Charles Darwin fő munkája "A fajok eredete a természetes szelekció útján, vagy a kiválasztott fajták megőrzése az életért való küzdelemben", amely gyökeresen megváltoztatta a vadon élő állatok elképzelését. Ezt az eseményt több mint húsz éves munka előzte meg a maga Charles Darwin és más tudósok által összegyűjtött gazdag tényanyag tanulmányozása és megértése érdekében. Charles Darwin mesterséges szelekciós doktrínája Darwin világkörüli utazásáról tért vissza Angliába. meggyőző támogatója a fajok változékonyságának az élőhelyi viszonyok hatására. A geológia, paleontológia, embriológia és más tudományok adatai is rámutattak a szerves világ változékonyságára. A legtöbb tudós azonban nem ismerte fel az evolúciót: senki sem figyelte meg az egyik faj átalakulását a másikba. Ezért Darwin erőfeszítéseit az evolúciós folyamat mechanizmusának feltárására összpontosította. Ennek érdekében Angliában a mezőgazdaság gyakorlatához fordult. Ebben az időben már 150 galambfajtát, számos kutyafajta, szarvasmarha, csirke stb. tenyésztettek ki, intenzíven dolgoztak az új állatfajták és kultúrnövényfajták kiválasztásán. A fajok állandóságának támogatói azzal érveltek, hogy minden fajtának, minden fajtának van egy különleges vad őse. Darwin bebizonyította, hogy ez nem így van. Minden csirkefajta a vadon élő banki csirkékből, a házi kacsák a vadon élő tőkés récékből, a nyúlfajták a vadon élő európai nyulakból származnak. A szarvasmarhák ősei kétféle vadon élő auroch volt, a kutyák pedig a farkas, és egyes fajtáknál esetleg a sakál. Ugyanakkor az állatfajták és a növényfajták nagyon élesen eltérhetnek egymástól. Tekintsük az 1.3. ábrát. A házi galamb néhány fajtáját mutatja be. Testarányaik, méreteik, tollazatuk stb. eltérőek, bár mindegyik a vad sziklagalamb ugyanazon ősétől származik. A kakasok fejfüggelékei rendkívül változatosak (1.4. ábra), fajtánként jellemzőek. Hasonló kép figyelhető meg a termesztett növények fajtái között is. Nagyon különböznek egymástól, például a káposztafajták. Az egyik vadon élő fajból az ember káposztát, karfiolt, karalábét, takarmánykáposztát kapott, amelynek szára meghaladja az ember magasságát stb. (lásd az "Általános biológia. 10. évfolyam" című tankönyv ábráját). A növény- és állatfajták az emberi anyagi vagy esztétikai igények kielégítését szolgálják. Ez önmagában is meggyőzően bizonyítja, hogy ember alkotta őket. Hogyan jutott az ember számos növény- és állatfajtához, milyen mintákra támaszkodik munkája során? Darwin erre a kérdésre az angol farmerek módszereit tanulmányozva találta meg a választ. Módszereik egy elven alapultak: állatok vagy növények tenyésztésekor olyan példányokat kerestek az egyedek között, amelyek a kívánt tulajdonságot a legszembetűnőbb formában hordozták, és csak ilyen szervezeteket hagytak szaporodni. Ha például a búza hozamának növelése a feladat, akkor a nemesítő hatalmas növénytömegből kiválasztja a legjobb, legnagyobb kalászszámú példányokat. A következő évben már csak ezeknek a növényeknek a szemét vetik el, és közöttük ismét megtalálhatók a legtöbb kalászszámmal rendelkező organizmusok. Ez több éven át folytatódik, és ennek eredményeként megjelenik a több kalászú búza új fajtája. tizennyolc

A házigalamb 19 rizsfajtája: 1 hírnök, 2 vadgalamb, 3 jakobinus, 4 bagolygalamb, 5 bölény, 6 bukógalamb, 7 trombitagalamb, 8 göndör galamb tulajdonságok az élőlényekben, és a leginkább eltérő változások ember általi kiválasztása az általa kívánt irányba. Számos generáció során az ilyen változások felhalmozódnak, és a fajta vagy fajta stabil jellemzőjévé válnak. A kiválasztásnál csak az egyéni, határozatlan (örökletes) változékonyság számít. Mivel a mutációk ritkák, a mesterséges szelekció csak akkor lehet sikeres, ha azt nagyszámú egyed körében hajtják végre. Vannak olyan esetek is, amikor egyetlen jelentős mutáció új fajta megjelenéséhez vezet. Így jelent meg az anconai fajta rövidlábú juh, tacskó, horgas csőrű kacsa és néhány növényfajta. A drámaian megváltozott tulajdonságokkal rendelkező egyedeket megmentették és felhasználták egy új fajta létrehozására. Következésképpen a mesterséges szelekció alatt új állatfajták és termesztett növényfajták létrehozásának folyamatát kell érteni, olyan egyedek szisztematikus megőrzése és szaporítása révén, amelyek bizonyos tulajdonságokkal és tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek értékesek az ember számára több generáción keresztül. Darwin a mesterséges szelekció két formáját azonosította, a tudatos vagy módszeres és a tudattalan. módszertani kiválasztás. A tudatos szelekció abban rejlik, hogy a tenyésztő konkrét feladatot tűz ki magának, és egy-két tulajdonság szerint szelektál. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy nagy sikereket érjen el. Darwin példát ad az új fajták gyors szaporodására. Amikor azt a feladatot tűzték ki, hogy megfordítsák a spanyol 19 függő címerét

20 kakas egy állóban, majd öt év múlva megkaptuk a kívánt formát. A "szakállas" csirkéket hat év után tenyésztették ki. A mesterséges szelekció lehetőségei a szerkezet és a tulajdonságok megváltoztatásában, átalakításában rendkívül nagyok. Például egy félvad tehén l tejet ad évente, a modern tejelő fajták egyedei pedig legfeljebb l-t. Merinóban az egységnyi területre jutó szőrszálak száma majdnem 10-szer nagyobb, mint a kitenyésztett juhokban. Nagyon nagy különbségek vannak a test felépítésében a különböző fajtájú kutyáknál - agár, bulldog, bernáthegy, uszkár vagy spitz. ábra Fejfüggelékek különböző fajtájú kakasoknál A módszeres mesterséges szelekció sikerének feltételei nagy kezdeti egyedszám. Kisüzemi (paraszti) mezőgazdasági termelésnél ilyen szelekció lehetetlen. Új fajta nem tenyészthető, ha a gazdaságban 1 2 ló vagy több juh van. századi angliai nagytőkés mezőgazdaságban alkalmazott szelekciós módszerek tanulmányozása tehát lehetővé tette Darwin számára, hogy megfogalmazza a mesterséges szelekció elvét, és ennek az elvnek a segítségével megmagyarázza nemcsak a formák javításának okát, hanem sokszínűségüket. 20

21 A vadon élő ősöktől annyira eltérő háziállatok azonban már jóval a szelekciós módszerek tudatos alkalmazása előtt megjelentek az ősemberben. Hogy történt? Darwin szerint a vadon élő állatok megszelídítése során az ember a mesterséges szelekció egy primitív formáját hajtotta végre, amelyet tudattalannak nevezett. tudattalan szelekció. Az ilyen szelekciót tudattalannak nevezik abban az értelemben, hogy egy személy nem tűzte ki célul egy adott fajta vagy fajta nemesítését. Például a legrosszabb állatokat először leölték és megették, míg a legértékesebbeket megőrizték (tejesebb tehén, jól megfektetett csirke stb.). Darwin a Tűzföld lakóit említi, akik az éhínség idején kutyát esznek, macskákat, amelyek rosszabbul fogják a vidrát, és mindenáron igyekeznek a legjobb kutyákat megtartani. A paraszti gazdaságban továbbra is létezik a tudattalan szelekció, de hatása a háziállatok és a termesztett növények diverzitásának növelésére sokkal lassabban jelentkezik. C. Darwinnak nem volt lehetősége példákat mondani a vadon élő állatok mesterséges szelekcióval történő, kísérleti úton történő háziasítására. Ma is vannak ilyen példák. Az orosz tudós akadémikus, D. K. Belyaev, aki fogságban tenyésztett ezüst-fekete rókákkal dolgozott (kutyás család), érdekes jelenséget fedezett fel. Az állatok viselkedésében és az emberekkel szembeni reakcióiban nagyon különböztek. D.K. Beljajev három csoportot azonosított köztük: agresszív, megtámadni akaró, gyáva-agresszív, egy személytől félő és egyben támadni akaró, valamint viszonylag nyugodt, kifejezett felfedező ösztönnel. Ez utóbbi csoportban a tudós viselkedési reakciók alapján végzett szelekciót: nyugodtabb állatokat hagyott tenyésztésre, amelyekben a környezet iránti érdeklődés felülkerekedett a félelem és a védelem reakciója helyett. A több nemzedékben végzett szelekció eredményeként sikerült olyan egyedeket szerezni, amelyek házikutyához hasonlóan viselkedtek: könnyen érintkeztek az emberrel, élvezték a szeretetet stb. a homlokon a házi (nem fajtatiszta) kutyákra oly jellemző csillag jelent meg. Ha a vadon élő rókák évente egyszer szaporodnak, akkor a háziasítottak kétszer. Néhány más funkció is megváltozott. A leírt példában összefüggést találunk az állatok szerkezetének és viselkedésének változásai között. Darwin észrevett egy ilyen kapcsolatot, és korrelatív vagy korrelatív változékonyságnak nevezte. Például juhoknál és kecskéknél a szarvak fejlődése a szőrzet hosszával párosul. A lekérdezett állatok rövid szőrűek. A szőrtelen fajtájú kutyáknak általában eltérések vannak a fogak szerkezetében. A csirkék és libák fején a címer kialakulása a koponya változásával párosul. A macskáknál a szőrpigmentáció az érzékszervek működésével függ össze: a fehér, kék szemű macskák mindig süketek. A korrelatív variabilitás a gének pleiotróp (többszörös) hatásán alapul. Referenciapontok 1. Ch. Darwin a mesterséges szelekció két fő formáját emelte ki: a módszeres és a tudattalan. 2. A mezőgazdaság eredményei Angliában a XIX. a nemesítés területén számos háziállat- és növényfajta szolgált C. Darwin számára a természetben lezajló folyamatok modelljeként. 3. Angliában a nagyüzemi mezőgazdasági termelést Charles Darwin elmélete társadalmi-gazdasági előfeltételének tekinti. 21

22 Ellenőrző és feladatkérdések 1. Hogyan oldotta meg Charles Darwin a háziállatok őseire vonatkozó kérdést? 2. Mondjon példákat a háziállatok fajtáinak és a termesztett növények fajtáinak sokféleségére! Mi magyarázza ezt a sokszínűséget? 3. Mi az új fajták és fajták nemesítésének fő módja? 4. Hogyan változik az állatok szerkezete és viselkedése a háziasítás folyamatában? Adj rá példákat. A „Terminológia” és „Összefoglaló” címszavak szókincsének felhasználásával fordítsa le angolra a „Referenciapontok” Ch. Darwin-féle természetes szelekció-doktrína bekezdéseit. Mesterséges szelekció, vagyis a szaporodás szempontjából hasznos tulajdonságokkal rendelkező egyedek megőrzése és az elimináció az összes többi közül azt a személy hajtja végre, aki bizonyos feladatokat tűz ki maga elé. A mesterséges szelekcióval felhalmozott tulajdonságok előnyösek az emberek számára, de nem feltétlenül előnyösek az állatok számára. Darwin azt javasolta, hogy a természetben a csak élőlények és a faj egésze számára hasznos jelek hasonló módon halmozódnak fel, aminek eredményeként fajok és fajták jönnek létre. Ebben az esetben a vadon élő állatokban és növényekben bizonytalan egyéni variabilitás meglétét kellett megállapítani. Emellett bizonyítani kellett valamiféle irányító tényező természetben való létezését, amely a mesterséges szelekció során az ember akaratához hasonlóan hat. Általános egyéni változékonyság és többlet utód. Darwin kimutatta, hogy a vadon élő állat- és növényfajok képviselőinél az egyéni változatosság nagyon széles körben képviselteti magát. Az egyéni eltérések lehetnek előnyösek, semlegesek vagy károsak a szervezetre nézve. Minden egyed elhagy utódokat? Ha nem, milyen tényezők tartják meg az egyéneket hasznos tulajdonságokkal, és melyek az összes többit? Darwin az élőlények szaporodásának elemzéséhez fordult. Minden élőlény jelentős, néha nagyon sok utódot hagy maga után. A hering egy egyede átlagosan körülbelül 40 ezer tojást, a tokfélék 2 milliót, a békák legfeljebb 10 ezer tojást ívnak. Évente akár ezer mag is beérik egy máknövényen. Még a lassan szaporodó állatok is képesek nagy számú utód elhagyására. Az elefánt nőstények 30 és 90 év közötti csecsemőket hoznak világra. 60 év alatt átlagosan 6 elefántnak adnak életet. A számítások azt mutatják, hogy még ilyen alacsony szaporodási arány mellett is 750 év után egy pár elefánt utódja 19 millió egyed lenne. Ezek és sok más példa alapján Darwin arra a következtetésre jut, hogy a természetben bármilyen állat és növény hajlamos exponenciálisan szaporodni. Ugyanakkor az egyes fajok kifejlett egyedeinek száma viszonylag állandó marad. Minden élőlénypár sokkal több utódot hoz, mint amennyit túlél a felnőttkorig. A megszületett élőlények többsége ezért elpusztul, mielőtt elérné az ivarérettséget. A halálozási okok változatosak: élelemhiány a saját fajuk képviselőivel való versengés miatt, ellenségek támadása, a kedvezőtlen fizikai környezeti tényezők (szárazság, súlyos fagyok, magas hőmérséklet stb.) hatása. Ebből következik Darwin második következtetése : a természetben folyamatos létharc folyik. Ezt a kifejezést tág értelemben kell érteni, mint az élőlények bármilyen függőségét az élő természet körülményeinek egész komplexumától. Más szóval, a létért folytatott küzdelem változatos és összetett kapcsolatok összessége, amelyek az organizmusok és a környezeti feltételek között léteznek. Amikor az oroszlán elveszi a prédát a hiénától, 22

24 felépül a faj genetikai szerkezete, a szaporodásnak köszönhetően új karakterek széles körben elterjednek, új faj jelenik meg. Következésképpen a fajok a környezeti feltételekhez való alkalmazkodás folyamatában változnak. A fajok változásának, vagyis az evolúciónak a mozgatórugója a természetes szelekció. A szelekció anyaga az örökletes (határozatlan, egyéni, mutációs) változékonyság. A külső környezet élőlényekre (csoportra, módosulásra) gyakorolt ​​közvetlen hatása miatti változékonyság az evolúció szempontjából nem számít, mivel nem öröklődik. Új fajok kialakulása. Az új fajok megjelenését Darwin a hasznos egyéni változások felhalmozódásának hosszú folyamataként képzelte el, amely generációról generációra növekszik. Miért történik ez? Az életforrások (élelmiszer, szaporodási hely stb.) mindig korlátozottak. Ezért a legádázabb létharc a leginkább hasonló egyének között zajlik. Éppen ellenkezőleg, kevesebb azonos szükséglet van az azonos fajon belül eltérő egyedek között, és gyengébb a versengés. Ezért a különböző egyedek előnyt élveznek az utód elhagyásában. Minden generációval egyre hangsúlyosabbak a különbségek, az egymáshoz hasonló köztes formák kihalnak. Tehát egy fajból kettő vagy több keletkezik. A karakterek eltérésének jelenségét, amely a speciációhoz vezet, Darwin divergenciának nevezte (a latin divergo szóból eltérek, eltávolodok). Darwin a természetben fellelhető példákkal illusztrálja a divergencia fogalmát. A négylábú ragadozók közötti versengés oda vezetett, hogy egyesek áttértek a dög táplálkozására, mások új élőhelyekre költöztek, néhányuk még élőhelyet is váltott, és vízben vagy fákon élni kezdett, stb. az egyenlőtlen környezeti feltételek okozta környezet a faj által elfoglalt terület különböző régióiban. Például egy faj egyedeinek két csoportja különböző változásokat halmoz fel. A jelek eltérésének folyamata zajlik. Egy bizonyos számú nemzedék után az ilyen csoportokból fajták, majd fajok lesznek. A kísérletben a természetes szelekció működése figyelhető meg. Hazánkban a közönséges imádkozó sáska egy nagytestű ragadozó rovar (a nőstények testhossza eléri a mm-t), amely különféle apró rovarokkal, levéltetvekkel, poloskákkal és legyekkel táplálkozik. E faj különböző egyedeinek színe zöld, sárga és barna. A zöld imádkozó sáskák a fű és a cserjék között találhatók, a napfénytől kiégő növényeken barnák. Az állatok ilyen eloszlásának nem véletlenszerűségét a tudósok egy fűtől megtisztított, halványbarna területen végzett kísérletükben bizonyították. Mindhárom színű imádkozó sáskákat az emelvényen lévő csapokhoz kötözték. A kísérlet során a madarak a sárgák 60%-át, a zöldek 55%-át és a barna imádkozó sáskáknak csak 20%-át pusztították el, amelyeknél a test színe egybeesett a háttérszínnel. Hasonló kísérleteket végeztünk a kaptárlepke bábjaival is. Ha a báb színe nem egyezett a háttér színével, akkor a madarak sokkal több bábot pusztítottak el, mintha a háttér színe megegyezett volna. A medencében élő vízimadarak elsősorban halakat fognak ki, amelyek színe nem egyezik a fenék színével. Fontos megjegyezni, hogy nem egyetlen tulajdonság számít a túléléshez, hanem a tulajdonságok komplexuma. Ugyanebben az imádkozó sáskákkal végzett kísérletben, ami a valódi természeti viszonyokhoz képest nagyon egyszerű, a testszínnel védett barna egyedek között a madarak nyugtalan, aktívan mozgó rovarokat csipkedtek meg. A nyugodt, ülő, imádkozó sáskák elkerülték a támadást. Egy és ugyanaz a jel, a környező körülményektől függően, hozzájárulhat a túléléshez, vagy éppen ellenkezőleg, felkeltheti az ellenség figyelmét. Az 1.5. ábrán a nyírlepke két formája látható. A világos forma alig észrevehető világos törzseken és zuzmóval borított fákon, míg a mutáns forma sötét24

25 jól látható rajtuk a festett forma (A). A sötét pillangókat túlnyomórészt a madarak csipegetik. Változik a helyzet az ipari vállalkozásoknál: a fatörzseket beborító korom védő hátteret teremt a mutánsok számára, jól látható a világos pillangó (B). A mutációk és a szexuális folyamatok genetikai heterogenitást hoznak létre egy fajon belül. Cselekvésük, amint az a fenti példákból is látható, nem irányított. Az evolúció ezzel szemben egy irányított folyamat, amely az alkalmazkodások kialakulásához kapcsolódik, ahogy az állatok és növények szerkezete és funkciói fokozatosan összetettebbé válnak. Egyetlen irányított evolúciós tényező van, a természetes szelekció. Egyének vagy egész csoportok választhatók. A szelekció mindenesetre megőrzi az adott környezethez leginkább alkalmazkodó szervezeteket. A szelekció gyakran megőrzi azokat a vonásokat és tulajdonságokat, amelyek egy egyed számára kedvezőtlenek, de hasznosak egy egyedcsoport vagy a faj egésze számára. Ilyen eszköz például a méh fogazott csípés. A csípős méh csípést hagy az ellenség testében, és elpusztul, de az egyed halála hozzájárul a méhcsalád megőrzéséhez. ábra A molylepke formái A szelekció tényezői a külső környezet feltételei, pontosabban az abiotikus és biotikus környezeti feltételek összessége. E feltételektől függően a szelekció különböző irányokba hat, és egyenlőtlen evolúciós eredményekhez vezet. Jelenleg a természetes szelekciónak számos formája létezik, amelyek közül csak a főbbeket vesszük figyelembe az alábbiakban. Darwin kimutatta, hogy a természetes szelekció elve megmagyarázza a szerves világ összes fő jellemzőjének megjelenését kivétel nélkül: az élőlények nagy szisztematikus csoportjaira jellemző jelektől a kis alkalmazkodásokig. Darwin elmélete véget vetett a természettudósok hosszas kutatásának, akik megpróbáltak magyarázatot találni a különböző fajokhoz tartozó szervezetekben megfigyelt sok hasonlóságra. Darwin ezt a hasonlóságot rokonsággal magyarázta, és megmutatta, hogyan zajlik az új fajok kialakulása, hogyan történik az evolúció. Általános elméleti szempontból Darwin tanításában a fő dolog az élő természet fejlődésének gondolata, amely szembehelyezkedik a fagyott, változatlan világ gondolatával. Darwin tanításainak felismerése fordulópontot jelentett a biológiai tudományok történetében. A biológia fejlődésének darwini korszakában felhalmozott tények új megvilágításba kerültek. Új irányzatok jelentek meg a biológiában: evolúciós embriológia, evolúciós paleontológia stb.

26 Darwin doktrínája természettudományos alapként szolgál a földi élet kialakulásának biológiai mechanizmusainak megértéséhez. Az élő szervezetek felépítésének, a fajok eredetének és sokféleségének célszerűségének materialista magyarázata általánosan elfogadott a tudományban. Darwin munkája a 19. század természettudományának egyik legnagyobb vívmánya volt. Referenciapontok 1. Bármely faj egyedeit egyetemes egyéni (örökletes) változékonyság jellemzi. 2. Az utódok száma az egyes élőlényfajokon belül nagyon nagy, és a táplálékforrások mindig korlátozottak. Ellenőrző kérdések és feladatok 1. Mi a természetes kiválasztódás? 2. Mi a létharc? Milyen formái vannak? 3. A létért folytatott küzdelem melyik formája a legintenzívebb és miért? A „Terminológia” és „Összefoglaló” címszók szókészletének felhasználásával fordítsa le angolra a „Referenciapontok” bekezdéseit. Beszélgetési kérdések Idézd fel az előző fejezetek anyagát! Milyen természetben zajló folyamatok csökkentik a fajokon belüli létharc intenzitását? Mi ennek a jelenségnek a biológiai jelentése? Ön szerint mik a biológiai okai a szaporodásból kikerült egyedek életének megőrzésének? 1.4. Modern elképzelések az evolúció mechanizmusairól és mintáiról. Mikroevolúció Ch. Darwin evolúciós elmélete egy faj elképzelésén alapul. Mi a faj, és mennyire valóságos a természetben való létezése? Kilátás. Kritériumok és felépítés A faj hasonló felépítésű, közös eredetű, egymással szabadon keresztező, termékeny utódokat adó egyedek összessége. Ugyanazon faj minden egyede azonos kariotípussal, hasonló viselkedéssel rendelkezik, és egy bizonyos területet (elterjedési területet) foglalnak el. Egy faj egyik fontos jellemzője a szaporodási izoláltsága, vagyis olyan mechanizmusok megléte, amelyek megakadályozzák a kívülről érkező gének beáramlását. Egy adott faj génállományának megóvása más fajokból, köztük a közeli rokonságból származó gének beáramlásától eltérő módon valósul meg. A közeli rokon fajok szaporodási ideje nem feltétlenül esik egybe. Ha a dátumok megegyeznek, akkor a tenyésztési helyek nem egyeznek. Például az egyik békafaj nőstényei a folyók partján, a másik faj tócsákban ívnak. Ebben az esetben a peték más fajok hímeinek véletlen megtermékenyítése kizárt. Sok állatfajnak szigorú párzási rituáléja van. Ha a viselkedési rituálé átlépésének egyik lehetséges partnere eltér a fajtól, a párzás nem következik be. Ha a párzás megtörténik, a másik faj hímének spermiumai nem tudnak behatolni a petesejtbe, és a peték nem termékenyülnek meg26

27 rohanás. A preferált táplálékforrások izolációs tényezőként is szolgálnak: az egyedek különböző biotópokban táplálkoznak, és csökken a köztük lévő keresztezés valószínűsége. De néha (fajok közötti keresztezéssel) megtermékenyítés történik. Ebben az esetben a létrejövő hibrideket vagy csökkent életképesség jellemzi, vagy terméketlenek, és nem hoznak utódokat. Az öszvér híres példája a ló és a szamár hibridje. Mivel meglehetősen életképes, az öszvér a meiózis megsértése miatt terméketlen: a nem homológ kromoszómák nem konjugálnak. A felsorolt, a fajok közötti géncserét megakadályozó mechanizmusok nem egyformán hatékonyak, de természetes körülmények között kombinálva áthatolhatatlan genetikai izolációt hoznak létre a fajok között. Ebből következően a faj a szerves világ valódi, genetikailag oszthatatlan egysége. Mindegyik faj többé-kevésbé kiterjedt elterjedési területet foglal el (a latin area, space szóból). Néha viszonylag kicsi: a Bajkálban élő fajok esetében erre a tóra korlátozódik. Más esetekben a faj elterjedési területe hatalmas területeket fed le. Így a fekete varjú szinte mindenütt jelen van Nyugat-Európában. Kelet-Európában és Nyugat-Szibériában egy másik szürkevarjúfaj is él. Egy faj elterjedési határainak megléte nem jelenti azt, hogy minden egyed szabadon mozog a tartományon belül. Az egyedek mozgékonyságának mértékét az állat mozgási távolsága, vagyis az egyéni tevékenység sugara fejezi ki. A növényekben ezt a sugarat az határozza meg, hogy mekkora távolságon belül elterjedhet a pollen, a magvak vagy a vegetatív részek, amelyek képesek új növényt létrehozni. A szőlőcsiga aktivitási sugara több tíz méter, a rénszarvasé több mint száz kilométer, a pézsmapocoké több száz méter. A korlátozott aktivitási sugár miatt az egy erdőben élő erdei pocok kevés esélye van arra, hogy a költési időszakban találkozzon a szomszédos erdőben élő erdei pocokkal. Az egyik tóban ívó békák elkülönülnek egy másik tó békáitól, amelyek az elsőtől néhány kilométerre találhatók. Az izoláció mindkét esetben nem teljes, mert az egyes pocok és békák egyik élőhelyről a másikra vándorolhatnak. Bármely faj egyedei egyenetlenül oszlanak el a fajok elterjedési területén belül. A viszonylag nagy népsűrűségű területek olyan területekkel váltakoznak, ahol egy faj egyedszáma alacsony, vagy ennek a fajnak egyáltalán nincsenek egyedei. Ezért egy fajt élőlénypopulációk egyes csoportjainak gyűjteményének tekintünk. A populáció egy adott faj egyedeinek gyűjteménye, amelyek a faj elterjedési területén belül egy adott területet foglalnak el, egymással szabadon kereszteződnek, és részben vagy teljesen elszigetelődnek más populációktól. A valóságban egy faj populációk formájában létezik. Egy faj génállományát populációk génállományai képviselik. A népesség az evolúció elemi egysége. Referenciapontok 1. A faj az élő természet valós elemi egysége. 2. Egy faj, mint az élő természet genetikai egysége létezésének alapja a szaporodási elszigeteltsége. 3. Az élő szervezetek fajai túlnyomó többsége egyedi populációkból áll. 4. A populáció a modern fogalmak szerint elemi evolúciós egység. Ellenőrző kérdések és feladatok 1. Határozza meg a fajt! 27

28 2. Ismertesse, milyen biológiai mechanizmusok akadályozzák meg a fajok közötti géncserét! 3. Mi az oka az interspecifikus hibridek terméketlenségének? 4. Mi a fajok elterjedése? 5. Mekkora az élőlények egyéni aktivitási sugara? Mondjon példákat a növények és állatok egyéni aktivitási sugarára! 6. Mi az a populáció? Adj definíciót. A „Terminológia” és „Összefoglaló” szakaszok szókincsének felhasználásával fordítsa le angolra a „Referenciapontok” bekezdéseit. A mutációk evolúciós szerepe Az élő szervezetek populációjában zajló genetikai folyamatok tanulmányozása révén az evolúcióelmélet tovább fejlődött. S. S. Chetverikov orosz tudós nagy mértékben hozzájárult a populációgenetikához. Felhívta a figyelmet a természetes populációk recesszív mutációkkal való telítettségére, valamint a populációkban előforduló gének gyakoriságának ingadozására a környezeti tényezők hatásától függően, és alátámasztotta azt a tételt, hogy ez a két jelenség a kulcsa az evolúciós folyamatok megértésének. Valójában a mutációs folyamat az örökletes variabilitás állandóan ható forrása. A gének bizonyos gyakorisággal mutálódnak. Becslések szerint átlagosan 100 ezer 1 millió ivarsejtből egy ivarsejt hordoz újonnan kialakult mutációt egy adott lókuszban. Mivel sok gén egyidejűleg mutálódik, az ivarsejtek %-a hordoz egy vagy másik mutáns allélt. Ezért a természetes populációk sokféle mutációval telítettek. A kombinatív variabilitás miatt a mutációk széles körben elterjedhetnek a populációkban. A legtöbb organizmus sok gén tekintetében heterozigóta. Feltételezhető, hogy az ivaros szaporodás eredményeként az utódok között folyamatosan homozigóta szervezetek szaporodnak majd, és a heterozigóták arányának folyamatosan csökkennie kell. Ez azonban nem történik meg. A helyzet az, hogy az esetek túlnyomó többségében a heterozigóta szervezetek jobban alkalmazkodnak a létezési feltételekhez, mint a homozigóták. Térjünk vissza a nyírlepke-lepke példájához. Úgy tűnik, hogy a sötét fatörzsű erdőben élő, recesszív allélra (aa) homozigóta, világos színű pillangókat az ellenségek gyorsan el kell pusztítaniuk, és a domináns allélre (AA) homozigóta sötét színű lepkéket csak ilyen életkörülmények között alakulnak ki. De Dél-Anglia füstös erdeiben hosszú ideig folyamatosan megtalálhatók a világos színű lepkelepkék. Kiderült, hogy a domináns allélra homozigóta hernyók nem emésztik meg a kormmal és kormmal borított nyírleveleket, míg a heterozigóta hernyók sokkal jobban fejlődnek ezen a táplálékon. Ezért a heterozigóta szervezetek nagyobb biokémiai rugalmassága jobb túléléshez vezet, és a szelekció a heterozigóták javára hat. Így, bár a legtöbb mutáció ilyen specifikus körülmények között káros, és homozigóta állapotban a mutációk általában csökkentik az egyedek életképességét, a heterozigóták javára történő szelekció miatt megmaradnak a populációkban. Az evolúciós átalakulások megértéséhez fontos megjegyezni, hogy az egyik környezetben káros mutációk más környezeti feltételek mellett is növelhetik az életképességet. A fenti példákon kívül a következőket lehet kiemelni. A rovaroknál a szárnyak fejletlenségét vagy teljes hiányát okozó mutáció normál körülmények között minden bizonnyal káros, és szárnyatlan.

29 A hazug egyedeket gyorsan felváltják a normálisak. De az óceáni szigeteken és hegyi hágókon, ahol erős szél fúj, az ilyen rovarok előnyben vannak a normálisan fejlett szárnyú egyedekkel szemben. Így a mutációs folyamat a forrása a populációk örökletes variabilitásának tartalékának. Azáltal, hogy a populációkban fenntartja a nagyfokú genetikai diverzitást, biztosítja a természetes szelekció működésének alapját. Referenciapontok 1. A ténylegesen létező populációkban a mutációs folyamat folyamatosan megy végbe, ami új génváltozatok és ennek megfelelően tulajdonságok megjelenéséhez vezet. 2. A mutációk az örökletes variabilitás állandó forrásai. Ismétlési kérdések és feladatok 1. Milyen populációgenetikai mintákat tárt fel S. S. Chetverikov orosz biológus? 2. Mekkora egy adott gén mutációjának gyakorisága az egyedek természetes létezési körülményei között? A "Terminológia" és az "Összefoglaló" rubrikák szókincsének felhasználásával fordítsa le angolra a "Referenciapontok" bekezdéseit Populációk genetikai stabilitása Egy szabadon keresztező populációban lezajló folyamatokat elemezve K. Pearson angol tudós 1904-ben megállapította a létezést. genetikai szerkezetét leíró minták. Ez az általánosítás, amelyet a stabilizáló keresztezés törvényének (Pearson-törvény) neveznek, a következőképpen fogalmazható meg: szabad keresztezés körülményei között a homozigóta és heterozigóta szülői formák számának tetszőleges kezdeti arányára, az első keresztezés eredményeként kialakul egy állapot. Az egyensúly a populáción belül akkor jön létre, ha a kezdeti allélgyakoriság mindkét szinten azonos. Következésképpen, bármilyen legyen is a populáció genotípusos szerkezete, vagyis a kezdeti állapottól függetlenül, már a szabad keresztezésből nyert első generációban létrejön a populáció egyensúlyi állapota, amelyet egyszerű matematikai képlettel írunk le. Ezt a populációgenetika szempontjából fontos törvényt 1908-ban egymástól függetlenül fogalmazta meg G. Hardy matematikus Angliában és W. Weinberg orvos Németországban. E törvény szerint a homozigóta és heterozigóta szervezetek gyakorisága szabad keresztezés körülményei között szelekciós nyomás és egyéb tényezők (mutációk, migráció, génsodródás stb.) hiányában állandó marad, azaz egyensúlyi állapotban van. A törvény legegyszerűbb formájában a következő képlettel írható le: p2aa + 2pqAa + q2aa \u003d I, ahol p az A gén előfordulási gyakorisága, q az a allél előfordulási gyakorisága százalékban. Megjegyzendő, hogy a Hardy-Weinberg törvény más, a véletlenszerű kombináció mendeli elvén alapuló genetikai törvényszerűségekhez hasonlóan matematikailag pontosan teljesül végtelenül nagy populáció esetén. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy egy bizonyos minimális érték alatti számmal rendelkező populációk nem felelnek meg a Hardy-Weinberg törvény követelményeinek. 29

30 S. S. Chetverikov orosz tudós értékelte a szabad keresztezést, jelezve, hogy maga is tartalmaz egy olyan berendezést, amely stabilizálja a genotípusok gyakoriságát egy adott populációban. A szabad keresztezés eredményeként a populációban folyamatosan megmarad a genotípusos gyakoriságok egyensúlya. Az egyensúlyi zavar általában külső erők hatásával jár, és csak addig figyelhető meg, amíg ezek az erők befolyást gyakorolnak. S. S. Chetverikov úgy vélte, hogy egy faj, mint a szivacs, gyakran heterozigóta állapotban szívja fel a mutációkat, miközben maga fenotípusosan homogén marad. Ha egy populációban a genotípusok gyakorisága szignifikánsan eltér a Hardy-Weinberg képlettel számítottaktól, akkor vitatható, hogy ez a populáció nincs populáció-egyensúlyi állapotban, és ennek okai vannak. Hadd tartsunk rajtuk részletesebben Genetikai folyamatok populációkban Ugyanazon faj különböző populációiban a mutáns gének gyakorisága nem azonos. Gyakorlatilag nincs két olyan populáció, amelyekben a mutáns tulajdonságok pontosan azonos gyakorisággal fordulnának elő. Ezek a különbségek abból adódhatnak, hogy a populációk egyenlőtlen környezeti feltételek között élnek. A populációkban a gének gyakoriságában bekövetkezett irányított változás a természetes szelekció hatásának köszönhető. De még a közeli, szomszédos populációk is ugyanolyan jelentős mértékben eltérhetnek egymástól, mint a távoli populációk. Ez azzal magyarázható, hogy a populációkban számos folyamat vezet irányítatlan véletlenszerű változáshoz a gének gyakoriságában, vagy más szóval genetikai szerkezetében. Például az állatok vagy növények vándorlása során az eredeti populáció jelentéktelen része új élőhelyen telepszik meg. Az újonnan kialakult populáció génállománya óhatatlanul kisebb, mint a szülőpopuláció génállománya, és a benne lévő gének gyakorisága jelentősen el fog térni az eredeti populáció génjeinek gyakoriságától. Az eddig ritka gének az ivaros szaporodás révén gyorsan terjednek egy új populáció tagjai között. Ugyanakkor a széles körben elterjedt gének hiányozhatnak, ha nem szerepelnek az új populáció alapítóinak genotípusában. Egy másik példa. A természeti katasztrófák - erdő- vagy sztyeppetüzek, árvizek stb. - az élő szervezetek, különösen az inaktív formák (növények, puhatestűek, hüllők, kétéltűek stb.) tömeges, válogatás nélküli pusztulását okozzák. Azok a személyek, akik megmenekültek a haláltól, a véletlennek köszönhetően életben maradnak. Egy olyan populációban, amely katasztrofálisan csökkent a számban, az allélgyakoriság más lesz, mint az eredeti populációban. A létszámcsökkenést követően megindul a tömeges szaporodás, melynek kezdetét a megmaradt kiscsoport adja. Ennek a csoportnak a genetikai összetétele meghatározza a teljes populáció genetikai szerkezetét virágkorában. Ebben az esetben egyes mutációk teljesen eltűnhetnek, míg mások koncentrációja véletlenül meredeken emelkedhet. A biocenózisokban gyakran megfigyelhető a populációk számának időszakos ingadozása, amelyek olyan kapcsolatokhoz kapcsolódnak, mint a "ragadozó-zsákmány". A ragadozók zsákmánytárgyainak megnövekedett szaporodása a táplálékforrások növekedése alapján viszont a ragadozók fokozott szaporodásához vezet. A ragadozók számának növekedése áldozataik tömeges pusztulását okozza. A táplálékforrások hiánya a ragadozók számának csökkenéséhez (1.6. ábra) és a zsákmánypopulációk méretének helyreállításához vezet. Ezek a populációs fluktuációk („populációs hullámok”) megváltoztatják a gének gyakoriságát a populációkban, ami evolúciós jelentőségük. harminc

31 ábra Egyedszám ingadozása a ragadozók és zsákmányállatok populációjában. Szaggatott vonal: A hiúz, B farkas, C róka; folytonos vonal: hegyi nyúl A populációkban a gének gyakoriságának változását a köztük lévő géncsere térbeli (földrajzi) elszigeteltségből adódó korlátozottsága is okozza. A folyók akadályként szolgálnak a szárazföldi fajok előtt, a hegyek és a hegyek elszigetelik az alföldi populációkat. Az elszigetelt populációk mindegyike sajátos életkörülményekkel rendelkezik. Az elszigeteltség fontos következménye a szorosan összefüggő keresztezés (beltenyésztés). A beltenyésztés következtében egy populációban terjedő recesszív allélok homozigóta állapotban jelennek meg, ami csökkenti az élőlények életképességét. Az emberi populációkban a magas fokú beltenyésztéssel rendelkező izolátumok hegyvidéki területeken, szigeteken találhatók. A lakosság egyes csoportjainak kaszt, vallási, faji és egyéb okok miatti elszigeteltsége továbbra is megőrizte jelentőségét. Az izoláció különféle formáinak evolúciós jelentősége abban rejlik, hogy állandósítja és megerősíti a populációk közötti genetikai különbségeket, és hogy a populáció vagy faj felosztott részei egyenlőtlen szelekciós nyomásnak vannak kitéve. Így a különböző környezeti tényezők által a gének gyakoriságában bekövetkező változások alapul szolgálnak a populációk közötti különbségek kialakulásához, és ezt követően meghatározzák azok átalakulását új fajokká. Ezért a természetes szelekció során a populációkban bekövetkezett változásokat mikroevolúciónak nevezzük. Referenciapontok 1. A természetben gyakran éles ingadozások figyelhetők meg az egyedek számában az élőlények tömeges, válogatás nélküli pusztulásával összefüggésben. 2. A véletlenszerűen megmaradt egyedek genotípusai meghatározzák egy új populáció génállományát virágkorában. Ellenőrző kérdések és feladatok 1. Fogalmazd meg a Hardy-Weinberg törvényt! 2. Milyen folyamatok vezetnek a gének populációkban való előfordulási gyakoriságának változásához? 3. Miért különbözik ugyanazon faj különböző populációi a géngyakoriságban? 4. Mi a mikroevolúció? 31

33 fenotípus, azaz a tulajdonságok teljes komplexuma, és ebből következően az adott szervezetben rejlő gének bizonyos kombinációi. A válogatást gyakran egy szobrász munkájához hasonlítják. Ahogy a szobrász egy formátlan márványtömbből olyan alkotást hoz létre, amely minden részének harmóniájával üt meg, úgy a szelekció adaptációkat és fajokat hoz létre, kiiktatva a kevésbé sikeres egyedeket a szaporodásból, vagy más szóval a kevésbé sikeres génkombinációkat. Ezért a természetes szelekció alkotó szerepéről beszélnek, hiszen hatásának eredményeként új típusú organizmusok, új életformák jönnek létre. stabilizáló szelekció. A természetes szelekció másik formája, a stabilizáló szelekció állandó környezeti feltételek mellett működik. A szelekció e formájának fontosságára a kiváló orosz tudós, I. I. Shmalgauzen mutatott rá. A stabilizáló szelekció egy korábban megállapított átlagos tulajdonság vagy tulajdonság megtartására irányul: állatoknál a test vagy egyes részeinek mérete, növényekben a virág mérete és alakja, gerinceseknél a hormonok vagy glükóz koncentrációja a vérben stb. A stabilizáló szelekció megőrzi a faj alkalmasságát, kiküszöböli a jel súlyosságának éles eltéréseit az átlagos normától. Tehát a rovarok által beporzott növényekben a virágok mérete és alakja nagyon stabil. Ez azzal magyarázható, hogy a virágoknak meg kell felelniük a beporzó rovarok testének szerkezetének és méretének. A poszméh nem képes áthatolni a túl keskeny virágkorollán, a pillangó ormánya nem tud megérinteni a túl rövid porzót a nagyon hosszú koszorújú növényekben. A beporzók szerkezetének nem teljesen megfelelő virágok mindkét esetben nem képeznek magot. Következésképpen azok a gének, amelyek a normától való eltérést okozták, kikerülnek a faj génállományából. A természetes szelekció stabilizáló formája megvédi a meglévő genotípust a mutációs folyamat pusztító hatásától. Viszonylag állandó környezeti feltételek mellett a tünetek átlagos súlyosságú egyedei a legnagyobb alkalmazkodóképességgel rendelkeznek, és az átlagos normától való éles eltérések megszűnnek. A stabilizáló szelekciónak köszönhetően a mai napig fennmaradtak „élő kövületek”: a coelakanthal, amelynek ősei a paleozoikum korszakában terjedtek el; az ősi hüllők képviselője, a hatteria, amely úgy néz ki, mint egy nagy gyík, de nem veszítette el a mezozoikum korabeli hüllők szerkezeti jellemzőit; egy ereklye csótány, amely alig változott a karbon időszak óta; a gymnosperm növény Ginkgo, amely képet ad az ősi formákról, amelyek a mezozoikum korszak jura időszakában kihaltak (1.7. ábra). Az azonos ábrán látható észak-amerikai oposszum megőrzi a több tízmillió évvel ezelőtt élt állatokra jellemző megjelenést. Rizs Példák a reliktumformákra: A tuatara, B latimeria, C opossum, G ginkgo Nemi szelekció. A kétlaki állatok a reproduktív szervek felépítésében különböznek egymástól. A nemek közötti különbség azonban gyakran kiterjed a külső jelekre, a viselkedésre33

34 nii. Felidézhető egy kakas fényes tollruhája, nagy fésű, sarkantyú a lábakon, hangos éneklés. A hím fácánok nagyon szépek a sokkal szerényebb tyúkokhoz képest. Az agyarak felső állkapcsának agyarai különösen erősen nőnek a hím rozmároknál. A nemek szerkezetében mutatkozó külső különbségek számos példáját szexuális dimorfizmusnak nevezik, és a nemi szelekcióban betöltött szerepüknek köszönhető. A szexuális szelekció a hímek közötti versengés a szaporodás lehetőségéért. Ezt a célt szolgálja az éneklés, a demonstratív magatartás, az udvarlás. Gyakran vannak verekedések a hímek között (1.8. ábra). A madarakban a költési időszakban a párosítást párzási játékok, vagyis párzás kíséri. A megmutatkozás abban nyilvánul meg, hogy a madár jellegzetes testhelyzetet vesz fel, speciális mozdulatokban, a tollazat kihelyezésében, duzzadásában, sajátos hangok kiadásában. Például az áramlatokon a nyírfajd több tucatnyian gyűlik össze az erdei tisztásokon éjszaka. Az áramlat tetőzése kora reggelre esik. A hímek között heves harcok alakulnak ki, míg a nőstények ilyenkor a tisztás szélén vagy a bokrokban ülnek. Az ivaros szelekció eredményeként a legaktívabb, legegészségesebb és legerősebb hímek hagynak el utódokat, a többit kivonják a szaporodásból, genotípusaik eltűnnek a faj génállományából. Füge Leking nyírfajd Füge Ivar dimorfizmus a főemlősök szerkezetében: A hím orr, B nőstény ormány 34

35 Néha egy fényes menyasszonyi ruha csak a szaporodási időszakban jelenik meg az állatokban. A hím lápbékák gyönyörű élénkkék színt kapnak a vízben. A hímek élénk színe és demonstratív viselkedése leleplezi őket a ragadozók előtt, és növeli az elhullás valószínűségét. Ez azonban a faj egésze számára előnyös, mivel a nőstények nagyobb biztonságban vannak a költési időszakban. A nőstények madarakban való diszkrét megjelenése és az utódgondozás közötti összefüggés jól látható az északi szélességi köreink lakója, a phalarope laskafogó példáján. Ezekben a madarakban csak a hím kotlik a tojásokat. A nőstény sokkal világosabb színű. Az ivardimorfizmus és az ivaros szelekció az állatvilágban egészen a főemlősökig terjedően elterjedt (1.9. ábra). A szelekciónak ezt a formáját a fajon belüli természetes szelekció speciális esetének kell tekinteni. Referenciapontok 1. A természetes szelekció az egyetlen olyan tényező, amely irányítottan megváltoztatja a gének gyakoriságát a populációkban. 2. A létfeltételek megváltozásakor a természetes szelekció mozgatórugója divergenciát okoz, ami később új fajok megjelenéséhez vezethet. Ellenőrző kérdések és feladatok 1. Melyek a természetes kiválasztódás formái? 2. Milyen környezeti feltételek mellett működnek a természetes szelekció egyes formái? 3. Mi az oka a mikroorganizmusok, mezőgazdasági kártevők és egyéb szervezetek peszticidekkel szembeni rezisztenciájának kialakulásának? 4. Mi a szexuális szelekció? A „Terminológia” és „Összefoglaló” címszók szókészletének felhasználásával fordítsa le angolra a „Referenciapontok” bekezdéseit. Megbeszéléshez szükséges kérdések Ön szerint mi a fő mozgatórugója a darwini pintyekben a csőr alakú divergencia folyamatának? Lehet-e ugyanaz a környezeti tényező a különböző élőhelyeken a kiválasztás ösztönzésének és stabilizálásának oka? Példákkal indokolja válaszát Az élőlények alkalmazkodása a környezeti feltételekhez a természetes szelekció eredményeként A növény- és állatfajok meglepően alkalmazkodnak azokhoz a környezeti feltételekhez, amelyek között élnek. A szerkezet legkülönfélébb jellemzői közül hatalmas számban ismertek, amelyek magas szintű alkalmazkodóképességet biztosítanak a fajoknak a környezethez. A „faj alkalmasságának” fogalma nemcsak a külső jeleket foglalja magában, hanem a belső szervek szerkezetének és az általuk ellátott funkcióknak való megfelelését is, például a növényi táplálékot fogyasztó állatok (kérődzők) hosszú és összetett emésztőrendszere. A szervezet élettani funkcióinak életkörülményekkel való megfelelése, összetettsége, változatossága szintén a fitnesz fogalmába tartozik. Az állatok felépítésének, testszínének és viselkedésének adaptív jellemzői. Az állatok testalkata adaptív. A vízi emlős alakja jól ismert.

36 felhalmozó delfin. Mozdulatai könnyedek és pontosak. Független sebesség a vízben eléri a 40 km/h-t. Gyakran olyan eseteket írnak le, hogy a delfinek hogyan kísérik a nagy sebességű tengeri hajókat, például a 65 km / h sebességgel mozgó rombolókat. Ez azzal magyarázható, hogy a delfinek a hajó orrához tapadnak, és a hajó mozgása során fellépő hullámok hidrodinamikai erejét használják fel. De nem ez a természetes sebességük. A víz sűrűsége 800-szorosa a levegőnek. Hogyan győzi le a delfin? A delfin ideális alkalmazkodóképességét a környezethez és életmódhoz az egyéb szerkezeti sajátosságok mellett a test alakja is elősegíti. A torpedó alakú testforma elkerüli a delfint körülvevő vízfolyamok örvénylését. A test áramvonalas formája hozzájárul az állatok gyors mozgásához a levegőben. A madár testét borító repülési és kontúrtollak teljesen kisimítják a formáját. A madaraknak nincs kiálló fülük, repülés közben általában behúzzák a lábukat. Ennek eredményeként a madarak sokkal gyorsabbak, mint az összes többi állat. Például egy vándorsólyom akár 290 km/órás sebességgel merül a zsákmányára. A madarak még a vízben is gyorsan mozognak. Egy állpántos pingvint figyeltek meg, amely körülbelül 35 km/órás sebességgel úszik a víz alatt. Rizsvastag hal: 1 rongyhal, 2 bohóchal, 3 aluther, 4 pipahal A titkolózó, rejtőzködő életmódot folytató állatoknál hasznosak a környezet tárgyainak látszó eszközök. Az algabozótokban élő halak bizarr testalkata (1.10. ábra) segíti őket abban, hogy sikeresen elrejtőzzenek az ellenségek elől. A környezet tárgyaihoz való hasonlóság széles körben elterjedt a rovaroknál. Ismert bogarak, megjelenésük a zuzmókra emlékeztet; kabócák, hasonlóak a cserjék töviséhez, amelyek között élnek. A pálcás rovarok úgy néznek ki, mint egy kis barna vagy zöld gally (1.11. ábra), míg az orthoptera rovarok egy levelet utánoznak (1.12. ábra). A lapos testű halak bentikus életmódot folytatnak. A védőszínezés az ellenségekkel szembeni védelem eszközeként is szolgál. A tojásokat a földön kottató madarak összeolvadnak a környező háttérrel (1.13. ábra). Nem feltűnő, és 36 db van belőle

37 db pigmentált héjú tojás és a belőlük kikelő fiókák (1.14. ábra). A tojások pigmentációjának védő jellegét igazolja, hogy azoknál a fajoknál, amelyek tojásai a nagyragadozók ellenségei számára hozzáférhetetlenek, illetve azoknál a madaraknál, amelyek sziklákra tojnak vagy földbe temetnek, nem alakul ki a héj védő színe. A Rice Stick rovar annyira hasonlít egy gallyra, hogy szinte láthatatlan Rizsrovarok, levelekhez hasonló testforma A védő színezés sokféle állat között elterjedt. A lepkehernyók gyakran zöldek, a levelek színe, vagy sötétek, a kéreg vagy a föld színe. A fenékhalakat általában a homokos fenék színéhez igazítják (stingray és lepényhal). Ugyanakkor a lepényhal még mindig képes színt váltani a környező háttér színétől függően (1.15. ábra). Szárazföldi állatoknál (kaméleon) is ismert a színváltoztatás képessége a pigment újraelosztásával a testben. A sivatagi állatok általában sárgásbarna vagy homokossárga színűek. A monokromatikus védőszínezet jellemző a rovarokra (sáskák) és a kis gyíkokra, valamint a nagy patás állatokra (antilopok) és a ragadozókra (oroszlán). 37

38 Rizsboj a fészken Ha a környezeti háttér nem marad állandó az évszaktól függően, sok állat színe megváltozik. Például a középső és magas szélességi körök lakói (sarkróka, mezei nyúl, hermelin, ptarmigan) télen fehérek, ami láthatatlanná teszi őket a hóban. Az állatokban azonban gyakran van olyan testszín, amely nem rejti el, hanem éppen ellenkezőleg, vonzza a figyelmet, leleplezi. Ez a színezet a mérgező, égő vagy csípős rovarokra jellemző: méhek, darazsak, hólyagos bogarak. Egy nagyon észrevehető katicabogárt a madarak soha nem csípnek meg a rovarok által kiválasztott mérgező titok miatt. Az ehetetlen hernyók, sok mérgező kígyó élénk figyelmeztető színű. Az élénk színezés előre figyelmezteti a ragadozót a támadás hiábavalóságára és veszélyére. Próba és tévedés révén a ragadozók gyorsan megtanulják, hogy elkerüljék a figyelmeztető színű zsákmányt. Rizs A madarak tojásainak és fiókáinak védő színezése utódnemesítéskor a talajon 38

40 megmaradt kalcium, amely egyes növények tövisében felhalmozódott, megóvja őket attól, hogy a hernyók, csigák és még rágcsálók is megegyék. Az ízeltlábúakban (bogarak, rákok), a puhatestűeknél a kagylók, a krokodiloknál a pikkelyek, a tatukban és a teknősöknél a kagylók sok ellenségtől jól megvédik őket a kemény kitintakaró formájú képződmények ízeltlábúakban (bogarak, rákok). Ugyanezt szolgálják a sün és a disznótoros tollak. Mindezek az adaptációk csak a természetes szelekció, azaz a védettebb egyedek preferenciális túlélése eredményeként jelenhettek meg. ábra A tojás színének hasonlósága a közönséges kakukk és madár gazdáinak különböző alfajaiban Az alkalmazkodó viselkedés nagy jelentőséggel bír az élőlények túlélése szempontjából a létért való küzdelemben. A rejtőzködő vagy demonstratív, félelmetes viselkedésen túl, amikor az ellenség közeledik, számos más lehetőség is kínálkozik az adaptív viselkedésre, amely biztosítja a felnőttek vagy a fiatalkorúak túlélését. Ez magában foglalja az élelmiszerek tárolását az év kedvezőtlen évszakára. Ez különösen igaz a rágcsálókra. Például a tajga zónában gyakori gyökérpocok gabonaszemeket, száraz füvet, összesen legfeljebb 10 kg gyökeret gyűjt össze. Az üreges rágcsálók (vakondpatkányok stb.) tölgygyökereket, makkot, burgonyát, sztyeppei borsót 14 kg-ig felhalmoznak. A közép-ázsiai sivatagokban élő nagy futóegér nyár elején lenyírja a füvet, és lyukakba vonszolja, vagy kazalok formájában a felszínen hagyja. Ezt az ételt a nyár második felében, ősszel és télen használják. A folyami hód fatuskókat, ágakat stb. gyűjt össze, amelyeket a lakóhelye közelében tesz a vízbe. Ezek a raktárak elérhetik a 20 m3 térfogatot. A takarmánykészletet ragadozó állatok is készítik. A nyérc és egyes görények békákat, kígyókat, kis állatokat stb. tárolnak. Az alkalmazkodó viselkedés egyik példája a legnagyobb aktivitás ideje. A sivatagokban sok állat jön ki vadászni éjszaka, amikor alábbhagy a hőség. Referenciapontok 1. Bármilyen élő szervezet egész szervezete alkalmazkodik az életkörülményekhez. 2. Az élőlények környezethez való alkalmazkodása a szerveződés minden szintjén megnyilvánul: biokémiai, citológiai, szövettani és anatómiai szinten. 3. A fiziológiai adaptációk példája a szervezet szerkezeti sajátosságainak az adott létfeltételek között való tükröződésének. Ismétlési kérdések és feladatok 1. Mondjon példákat az élőlények létfeltételekhez való alkalmazkodóképességére! 40

41 2. Miért van néhány állatfajnak világos leleplező színe? 3. Mi a mimikri jelenség lényege? 4. Hogyan tartják fenn az imitátor fajok alacsony abundanciáját? 5. A természetes szelekció hatása kiterjed-e az állatok viselkedésére? Adj rá példákat. A „Terminológia” és „Összefoglaló” címszók szókészletének felhasználásával fordítsa le angolra a „Referenciapontok” bekezdéseit. Rizs A süllőszerű faj hímje a szájában kel ki tojásokat 41

• ZÁKLADNÉ ÚDAJE oblasť podnikania výroba organokremičitých prípravkov Evolúciós doktrína Az evolúció az élő természet visszafordíthatatlan történelmi fejlődése. A biológia rövid fejlődéstörténete a Darwin előtti időszakban A biológia fő fogalma a darwin előtti időszakban a kreacionizmus volt.

  MOSZKVA D R o f a 2007 V. B. ZAKHAROV, S. G. MAMONTOV, N. I. SONIN, E. T. ZAKHAROVA BIOLÓGIAI PROFIL SZINTŰ OSZTÁLY TANKÖNYV ÁLTALÁNOS OKTATÁSI INTÉZMÉNYEK SZÁMÁRA Szerkesztette: akadémikus, az Russian Academy of Natural Sciences Professor V.

  Magyarázó jegyzet. Az „Evolúció bizonyítékai” tesztfeladat célja az óra anyagának megszilárdítása

A tankönyv bevezeti a tanulókat az élővilág legfontosabb törvényeibe. Képet ad a szerves világ evolúciójáról, a szervezet és a környezet kapcsolatáról.
A tankönyv az oktatási intézmények 11. évfolyamos tanulóinak szól.

Anyagot mutatnak be a földi élet keletkezéséről, a sejt felépítéséről, az élőlények szaporodásáról és egyedfejlődéséről, az öröklődés és változékonyság alapjairól. A tudomány vívmányainak megfelelően a szerves világ evolúciós fejlődésének tanát veszik figyelembe, és ismertetik az ökológia alapjairól szóló anyagokat. A korszerű nemesítési módszerek, a biotechnológia és a környezetvédelem fontosságának növekedése kapcsán e kérdések bemutatása is kibővült. Tényanyagot adunk az antropogén környezetszennyezés következményeiről. Megfelel az új generációs középfokú szakképzés jelenlegi szövetségi állami oktatási szabványának.
Középfokú szakképzési programokat megvalósító oktatási intézmények tanulói számára.

Töltse le és olvassa el az Általános biológia tankönyvet, Mamontov S.G., Zakharov V.B., 2015

A kézikönyv válaszokat tartalmaz V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin „Általános biológia. 11. évfolyam".

A kézikönyv azoknak a 11. évfolyamos tanulóknak szól, akik ebben a tankönyvben az általános biológia tantárgyat tanulják.

Töltse le és olvassa el a GDZ biológiából a 2005. évi 11. évfolyamhoz „Tankönyv. Általános biológia. 11. évfolyam, Zakharov V.B., Mamontov S.G., Sonin N.I.

A kézikönyv válaszokat tartalmaz a tankönyv bekezdéseire adott kérdésekre V.B. Zakharova, S.G. Mamontova, N.I. Sonin Általános biológia. 10-es fokozat".
A kézikönyv megkönnyíti a házi feladatok elkészítését és a vizsgákra készülő tananyag ismétlését, a tanórákról való kényszerű hiányzások esetén pedig az oktatási anyag önálló megértését.

Töltse le és olvassa el a GDZ biológiából, 10. osztály, Zakharov V.B., Zakharova E.T., Petrov D.Yu., 2005, egy biológia tankönyvhöz a 10. osztály számára, Zakharov V.B., Mamontov S.G., Sonin N.I.

Az életet rendkívül sokféle forma, sokféle élő szervezet képviseli. Az Élő szervezetek sokfélesége tanfolyamról emlékszel arra, hogy jelenleg körülbelül 350 000 növényfaj és körülbelül 2 millió állatfaj él bolygónkon. És ez nem számít a gombáknak és baktériumoknak! Ezenkívül a tudósok folyamatosan új fajokat írnak le – mind a ma létező, mind a múlt geológiai korszakaiban kihalt fajokat. Az élőlények sokféleségének közös tulajdonságainak és okainak feltárása és magyarázata az általános biológia feladata és jelen tankönyv célja. Az általános biológia által vizsgált problémák között fontos helyet foglalnak el a földi élet eredetének és fejlődésének törvényszerűségeinek kérdései, valamint az élőlények különböző csoportjainak egymáshoz való kapcsolódása és a környezettel való kölcsönhatása.

Töltse le és olvassa el Biológia, 9. osztály, Általános minták, Mamontov S.G., Zakharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I.

A kézikönyv válaszokat tartalmaz V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin „Általános biológia. 10-es fokozat".
A kézikönyv megkönnyíti a házi feladatok elkészítését és a vizsgákra készülő tananyag ismétlését, a tanórákról való kényszerű hiányzások esetén pedig az oktatási anyag önálló megértését.
A kézikönyv azoknak a 10. évfolyamos tanulóknak szól, akik ebben a tankönyvben az általános biológia tantárgyat tanulják.

Töltse le és olvassa el a GDZ biológiából, 10. osztály, Zakharov V.B., Petrov D.Yu., 2005, egy biológia tankönyvhöz a 10. osztály számára, Zakharov V.B., Sonin N.I., Mamontov S.G.

A munkafüzet V. B. Zakharov, S.G. tankönyveinek kiegészítése. Mamontova, N. I. Sonina, E. T. Zakharova „Biológia. Általános biológia. Profilszint, 10. évfolyam” és „Biológia, általános biológia. profilszint. 11. évfolyam".

A munkafüzet lehetővé teszi a tankönyv anyagának tanulmányozása során szerzett ismeretek jobb tanulását, rendszerezését és megszilárdítását.

A jegyzetfüzet végén a vizsgakövetelményeket figyelembe vevő formában összeállított "Képzési feladatok" találhatók, amelyek segítik a hallgatókat a kurzus tartalmának jobb megértésében.

Vásároljon papírt vagy e-könyvet, és töltse le és olvassa el a biológia, általános biológia, profilszint, 11. osztály, Zakharov V.B., Mamontov S.G., Sonin N.I., 2010

2/1. oldal megjelenítése

A földi élet keletkezéséről, a sejtszerkezetről, az élőlények szaporodásáról és egyedfejlődéséről, az öröklődés és változékonyság alapjairól szóló anyagokat mutatjuk be A tudomány vívmányainak megfelelően a szerves világ evolúciós fejlődésének tanát veszik figyelembe, az anyagot az ökológia alapjairól mutatott be A korszerű szelekciós módszerek, a biotechnológia és a környezetvédelem egyre fontosabbá válása kapcsán e kérdések bemutatása kibővült. Tényanyagot adunk az antropogén környezetszennyezés következményeiről Megfelel az új generációs középfokú szakképzés jelenlegi szövetségi állami oktatási standardjának A középfokú szakképzési programokat végrehajtó oktatási intézmények diákjai számára

ÁLTALÁNOS BIOLÓGIA.

Fejezet. A FÖLDI ÉLET EREDETE ÉS FEJLŐDÉSÉNEK KEZDETI SZAKASZAI

II. TANÍTÁS A SEJRŐL

III. fejezet A SZERVEZETEK SZAPORODÁSA ÉS EGYEDI FEJLESZTÉSE

szakasz IV. A GENETIKA ÉS A KIVÁLASZTÁS ALAPJAI

V. RÉSZ. AZ SZERVES VILÁG FEJLŐDÉSÉNEK TANA

V. fejezet A SZERVEZET ÉS A KÖRNYEZET KAPCSOLATAI. ÖKOLÓGIAI ALAPOK

Könyvek és tankönyvek a Tankönyvek tudományágról:

1. Kolesnikov S.I. Általános biológia: tankönyv / S.I. Kolesnikov. - 5. kiadás, törölve. - M.: KNORUS, 2015. - 288 p. - (Középfokú szakképzés) - 2015
2. Mamontov S.G. Általános biológia tankönyv /S. G. Mamontov, V. B. Zakharov - 11. fent, törölve. - M.: KNORUS.2015. - 328 p. - (Középfokú szakképzés). - 2015
3. Yakubchik, T. N. Klinikai gasztroenterológia: kézikönyv orvosi, gyermekgyógyászati, orvosi és pszichológiai karok hallgatóinak, gyakornokok, klinikai rezidensek, gasztroenterológusok és terapeuták számára / T.N. Jakubcsik. - 3. kiadás, add. és átdolgozták. - Grodno: GrGMU, 2014. - 324 p. - 2014-es év
4. Ovsyannikov V.G. Általános patológia: kórélettan: tankönyv / V.G. Ovsyannikov; GBOU VPO RostGMU, Oroszország Egészségügyi Minisztériuma. - 4. kiadás - Rostov n / D .: Rosztovi Állami Orvostudományi Egyetem Kiadója, 2014 - I. rész. Általános patofiziológia - 2014
5. A szerzők csapata. Új technológiák bevezetése az orvosi szervezetekben. Külföldi tapasztalat és orosz gyakorlat.2013 - 2013
6. A szerzők csapata. A SEBÉSZEK KEZEI ÉS A MŰKÖDÉSI TERÜLET MODERN FELDOLGOZÁSI MÓDJAI / D. V. Balatsky, N. B. Davtanyan - Barnaul: "Concept" kiadó 2012 - 2012
7. Mamyrbaev A.A. Az üzemorvoslás alapjai: tanulmányi útmutató. 2010-2010
8. Ivanov D.D. Előadások a nefrológiáról. Diabéteszes vesebetegség. hipertóniás nefropátia. Krónikus veseelégtelenség. - Donyeck: Zaslavsky A.Yu. kiadó, 2010. - 200 s. - 2010
9. Baranov V.S. Genetikai útlevél - az egyéni és prediktív orvoslás alapja / Szerk. V. S. Baranova. - Szentpétervár: N-L Kiadó, 2009. - 528 p.: ill. - 2009-es év
10. Nazarenko G.V. Orvosi jellegű kényszerintézkedések: tankönyv, kézikönyv / G.V. Nazarenko. - M.: Flinta: MPSI, 2008. - 144 p. - 2008
11. Mazurkevich G.S., Bagnenko S.F.
12. Schmidt I. R. Az alkalmazott kineziológia alapjai. Előadások az általános és tematikus fejlesztési ciklusok hallgatóinak. Novokuznyeck - 2004-2004

Jelenlegi oldal: 1 (a könyv összesen 18 oldalas) [elérhető olvasmányrészlet: 12 oldal]

Betűtípus:

100% +

V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin, E. T. Zakharova
Biológia. Általános biológia. profilszint. 10-es fokozat

Előszó

Korunkat az emberek egyre növekvő kölcsönös függése jellemzi. Az ember élete, egészsége, munka- és életkörülményei szinte teljes mértékben attól függnek, hogy ennyi ember döntése helyes-e. Az egyén tevékenysége viszont sokak sorsát is befolyásolja. Éppen ezért nagyon fontos, hogy az élettudomány szakterületétől függetlenül minden ember világképének szerves részévé váljon. Az építőmérnöknek, a folyamatmérnöknek, a rekultivációs mérnöknek éppúgy szüksége van a biológia ismeretére, mint az orvosnak vagy agronómusnak, mert csak ebben az esetben képviselik termelési tevékenységük következményeit a természetre és az emberre. A biológiai ismeretek a humán tudományok képviselői számára is szükségesek, mint az egyetemes kulturális örökség fontos része. Valójában az idők során filozófusok és teológusok, tudósok és sarlatánok közötti viták a vadon élő állatok ismerete körül énekeltek. Az élet lényegére vonatkozó elképzelések számos világnézeti koncepció alapjául szolgáltak.

A könyv szerzőinek célja, hogy képet adjanak az élő anyag felépítéséről, legáltalánosabb törvényeiről, megismertessenek az élet sokféleségével és fejlődésének történetével a Földön. Különös figyelmet fordítanak az élőlények közötti kapcsolatok elemzésére, valamint az ökológiai rendszerek fenntarthatóságának feltételeire. Számos részben nagy helyet kap az általános biológiai törvényszerűségek bemutatása, mint a legnehezebben érthető. A többi részben csak a legszükségesebb információkat és fogalmakat közöljük.

A könyv olvasása során számos témakört ismerhet meg. Mindazonáltal nem mindegyiket lehetett kellő részletességgel ismertetni. Ez nem véletlen – az élet összetettsége és sokszínűsége olyan nagy, hogy néhány jelenségét még csak most kezdjük megérteni, míg mások még tanulmányozásra várnak. Ez a könyv csak az élő rendszerek szerveződésének, működésének és fejlődésének fontos kérdéseit érinti. A biológia egyes kérdéseivel való részletesebb megismeréshez a tankönyv végén található a további irodalom listája.

A könyv oktatási anyaga részekből áll, beleértve a fejezeteket is; a legtöbb fejezetben általában több olyan bekezdés is található, amelyek bizonyos konkrét témákkal foglalkoznak. Az angol nyelvű összefoglaló a bekezdés végén található. Kiegészítő oktatási anyagként a kézikönyv szövege kis kétnyelvű szótárakat tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a biológiai terminológia tanulmányozását orosz és angol nyelven, és megismételheti a tárgyalt anyagot. A „Referenciapontok” és „Ellenőrző kérdések” szakaszok lehetővé teszik, hogy ismét figyeljen a tárgyalt anyag legfontosabb rendelkezéseire. A szótár és az összefoglaló szókincsének segítségével könnyedén lefordíthatja a Referenciapontok szövegét angolra. A "Kérdések a vitához" rész két vagy három kérdést tartalmaz, amelyek megválaszolásához bizonyos esetekben további szakirodalmat kell vonzani. Használhatók a téma választható vagy elmélyült tanulmányozására. Ugyanebből a célból minden fejezet végén fel van tüntetve a tanulmányozott oktatási anyag „Problématerületei” és „Alkalmazott szempontjai”.

Minden fejezet a memorizáláshoz szükséges főbb rendelkezések felsorolásával, valamint a megszerzett ismeretek alapján végzett önálló munkavégzéshez szükséges feladatok felsorolásával zárul.

A szerzők köszönetüket fejezik ki M. T. Grigorjevának az angol szöveg elkészítéséért, valamint Yu-nak.

Az Orosz Természettudományi Akadémia akadémikusa, V. B. Zakharov professzor

Bevezetés

A biológia az élet tudománya. Neve két görög szó összevonásából ered: biosz (élet) és logos (szó, tanítás). A biológia az összes élő szervezet felépítését, megnyilvánulásait, élőhelyét vizsgálja: baktériumok, gombák, növények, állatok, emberek.

A földi életet rendkívül sokféle forma, sokféle élőlény képviseli. Jelenleg mintegy 600 ezer növényfajt, több mint 2,5 millió állatfajt, számos gomba- és prokarióta fajt ismerünk már, amelyek bolygónkon élnek. A tudósok folyamatosan fedeznek fel és írnak le új fajokat, amelyek a modern körülmények között léteztek, és a múlt geológiai korszakaiban kihaltak.

Az élő szervezetek általános tulajdonságainak feltárása és sokféleségük okainak magyarázata, a szerkezet és a környezeti feltételek közötti összefüggések feltárása a biológia fő feladatai közé tartozik. Ebben a tudományban fontos helyet foglalnak el a földi élet eredetének és fejlődésének törvényszerűségei - az evolúciós doktrína. E törvényszerűségek megértése a tudományos világkép alapja, és szükséges a gyakorlati problémák megoldásához.

A biológia a tanulmányi tárgy szerint külön tudományokra oszlik.

Így a mikrobiológia a baktériumok világát vizsgálja; a botanika a növényvilág képviselőinek felépítését és életét tárja fel; zoológia - az állatvilág stb. Ezzel párhuzamosan a biológia olyan területei fejlődnek, amelyek az élő szervezetek általános tulajdonságait vizsgálják: genetika - a tulajdonságok öröklődési mintái, biokémia - szerves molekulák átalakítási módjai, ökológia - populációk kapcsolata a környezet. A fiziológia az élő szervezetek működését vizsgálja.

Az élő anyag szerveződési szintjének megfelelően megkülönböztettek olyan tudományos tudományágakat, mint a molekuláris biológia, a citológia - a sejt tanulmányozása, a szövettan - a szövetek tanulmányozása stb.

A biológia sokféle módszert használ. Az egyik legfontosabb a történelmi, amely a megszerzett tények megértésének alapjául szolgál. A hagyományos módszer a leíró módszer; műszeres módszerek széles körben használatosak: mikroszkópia (fény-optikai és elektronikus), elektrográfia, radar stb.

A biológia legkülönfélébb területein növekszik a biológiát más tudományokkal – fizikával, kémiával, matematikával, kibernetikával stb. – összekötő határtudományok jelentősége, így alakult ki a biofizika, biokémia, bionika.

Az élet kialakulását és az élő szervezetek működését a természeti törvények határozzák meg. E törvények ismerete lehetővé teszi, hogy ne csak pontos képet alkossunk a világról, hanem gyakorlati célokra is felhasználjuk őket.

A biológia legújabb eredményei a tudományban alapvetően új irányok kialakulásához vezettek, amelyek a biológiai tudományágak komplexumának önálló szakaszaivá váltak. Így az öröklődés szerkezeti egységei (gének) molekuláris szerkezetének feltárása szolgált alapul a géntechnológia megalkotásához. Módszerei segítségével új, köztük a természetben nem található szervezetek örökletes tulajdonságok és tulajdonságok kombinációi jönnek létre. A modern biológia vívmányainak gyakorlati alkalmazása már napjainkban is lehetővé teszi iparilag jelentős mennyiségű biológiailag aktív anyag előállítását.

Az élőlények közötti kapcsolat vizsgálata alapján biológiai módszereket hoztak létre a mezőgazdasági növények kártevőinek leküzdésére. Az élő szervezetek számos adaptációja szolgált modellként hatékony mesterséges struktúrák és mechanizmusok tervezéséhez. Ugyanakkor a biológia törvényeinek tudatlansága vagy nem ismerete súlyos következményekkel jár mind a természetre, mind az emberre nézve. Eljött az idő, amikor a minket körülvevő világ biztonsága mindannyiunk viselkedésén múlik. Az autó motorjának megfelelő szabályozása, a mérgező hulladékok folyóba való kibocsátásának megakadályozása, a halak számára elkerülő csatornák biztosítása egy vízerőmű projektjében, ellenállni a vadvirágcsokor gyűjtésének vágyának - mindez kíméljük a környezetet, életünk környezetét.

Az élő természet kivételes helyreállító képessége az ember pusztító hatásaival szembeni sebezhetetlenségének, erőforrásainak határtalanságának illúzióját keltette. Most már tudjuk, hogy ez nem így van. Ezért most már minden emberi gazdasági tevékenységet a bioszféra szerveződési elveinek figyelembevételével kell kiépíteni.

A biológia jelentősége az ember számára óriási. Az általános biológiai törvényeket a nemzetgazdaság számos ágazatában alkalmazzák különféle kérdések megoldására. Az öröklődés és változékonyság törvényeinek ismeretének köszönhetően a mezőgazdaságban nagy sikereket értek el új, nagy termőképességű háziállatfajták és kultúrnövényfajták létrehozásában. A tudósok több száz fajta gabonafélét, hüvelyeseket, olajos magvakat és egyéb növényeket tenyésztettek ki, amelyek magas termelékenységükben és egyéb hasznos tulajdonságaikban különböznek elődeiktől. Ezen ismeretek alapján történik az antibiotikumokat termelő mikroorganizmusok szelekciója.

A biológiában nagy jelentőséget tulajdonítanak a fehérjebioszintézis finom mechanizmusainak, a fotoszintézis titkainak feltárásával kapcsolatos problémák megoldásának, amelyek utat nyitnak a növényi és állati szervezeteken kívüli szerves tápanyagok szintézisének. Ezen túlmenően az élőlények szerveződési elveinek (bionika) ipari alkalmazása (az építőiparban, új gépek és mechanizmusok létrehozásában) jelentős gazdasági hatást hoz a jelenben és a jövőben is.

A jövőben a biológia gyakorlati jelentősége még inkább megnő. Ennek oka a világ népességének gyors növekedése, valamint a mezőgazdasági termelésben közvetlenül nem érintett városi lakosság egyre növekvő száma. Ilyen helyzetben az élelmiszerforrások mennyiségének növelésének alapja csak a mezőgazdaság intenzifikálása lehet. Ebben a folyamatban fontos szerepet kap a mikroorganizmusok, növények és állatok új, rendkívül produktív formáinak nemesítése, valamint a természeti erőforrások ésszerű, tudományosan alátámasztott felhasználása.

1. szakasz. A földi élet eredete és fejlődésének kezdeti szakaszai

Az ember mindig is arra törekedett, hogy megismerje az őt körülvevő világot, és meghatározza azt a helyet, amelyet abban elfoglal. Hogyan keletkeztek a modern állatok és növények? Mi vezetett szembetűnő sokszínűségükhöz? Mi az oka a távoli idők állat- és növényvilágának eltűnésének? Melyek a földi élet fejlődésének jövőbeli módjai? Íme, néhány kérdés a rengeteg rejtélyből, amelyek megoldása mindig is aggasztotta az emberiséget. Az egyik az élet kezdete. Az élet keletkezésének kérdése mindenkor, az emberiség történelme során nemcsak kognitív jelentőséggel bírt, hanem az emberek világképének kialakítása szempontjából is nagy jelentőséggel bírt.

1. fejezet Az élővilág sokszínűsége. Az élőanyag alapvető tulajdonságai

Csupa, csodákkal teli hatalmas természet.

A. S. Puskin

Az első élőlények körülbelül 3 milliárd éve jelentek meg bolygónkon. Ezekből a korai formákból számtalan élőlényfaj keletkezett, amelyek megjelenése után többé-kevésbé sokáig virágoztak, majd kihaltak. A már létező formákból a modern élőlények is keletkeztek, amelyek négy vadvilágot alkottak: több mint 2,5 millió állatfajt, 600 ezer növényfajt, jelentős számú különféle gombát, valamint számos prokarióta szervezetet.

Az élőlények világát, így az embert is, különböző szerkezeti felépítésű és különböző szintű alárendeltségi, vagy következetes biológiai rendszerek képviselik. Köztudott, hogy minden élő szervezet sejtekből áll. Egy sejt például lehet különálló szervezet és egy többsejtű növény vagy állat része is. Lehet egyszerűen elrendezve, mint egy bakteriális, vagy sokkal összetettebb, mint az egysejtű állatok - a protozoák - sejtjei. Mind a baktériumsejt, mind a protozoa sejt egy egész szervezetet képvisel, amely képes ellátni az élet biztosításához szükséges összes funkciót. De a többsejtű szervezetet alkotó sejtek specializálódtak, vagyis csak egy funkciót tudnak ellátni, és nem képesek önállóan létezni a testen kívül. A többsejtű élőlényekben sok sejt összekapcsolódása és kölcsönös függése olyan új minőség létrejöttéhez vezet, amely nem ekvivalens egyszerű összegükkel. A test elemei - sejtek, szövetek és szervek - összességében még nem képviselnek holisztikus organizmust. Csak az evolúció folyamatában történelmileg kialakult sorrendben való kombinációjuk, kölcsönhatásuk alkot egy szerves szervezetet, amely bizonyos tulajdonságokkal rendelkezik.

1.1. Az élő anyag szerveződési szintjei

A vadon élő állatok egy komplexen szervezett hierarchikus rendszer (1.1. ábra). A biológusok az élőlények tulajdonságainak megnyilvánulásának jellemzői alapján az élő anyagok szerveződésének több szintjét különböztetik meg.

1. Molekuláris

Bármilyen összetett is az élő rendszer, a biológiai makromolekulák: nukleinsavak, fehérjék, poliszacharidok és más fontos szerves anyagok kölcsönhatásának szintjén működik. Erről a szintről indulnak be a szervezet élettevékenységének legfontosabb folyamatai: anyagcsere- és energiaátalakítás, öröklődő információk átadása stb.

2. Sejtes

A sejt a Földön élő összes élő szervezet szerkezeti és funkcionális egysége, valamint szaporodási és fejlődési egysége. Nincsenek nem sejtes életformák, és a vírusok létezése csak megerősíti ezt a szabályt, mivel csak sejtekben képesek az élő rendszerek tulajdonságait felmutatni.

Rizs. 1.1. Az élő anyag szerveződési szintjei (külön szervezet példáján). A test, mint minden élő természet, hierarchikus elv alapján épül fel.

3. Szövet

A szövet hasonló sejtek és intercelluláris anyagok gyűjteménye, amelyeket egy közös funkció ellátása egyesít.

4. Szerv

A legtöbb állatban egy szerv többféle szövet szerkezeti és funkcionális kombinációja. Például az emberi bőr mint szerv magában foglalja a hámszövetet és a kötőszövetet, amelyek együttesen számos funkciót látnak el. Közülük a legfontosabb a védelem.

5. Organizmus

Az organizmus egy integrált egysejtű vagy többsejtű élő rendszer, amely képes önálló létezésre. A többsejtű szervezet különböző funkciók ellátására specializálódott szövetek és szervek kombinációjából jön létre.

6. Populáció-fajok

Az azonos fajhoz tartozó organizmusok halmaza, amelyeket egy közös élőhely egyesít, egy populációt hoz létre, mint egy szupraorganizmus rendszerű rendszert. Ebben a rendszerben a legegyszerűbb, elemi evolúciós átalakulások valósulnak meg.

7. Biogeocenotikus

A biogeocenózis különböző fajokból és különböző összetettségű szervezetekből álló összesség, specifikus élőhelyük összes tényezőjével - a légkör, a hidroszféra és a litoszféra összetevőivel. Ide tartoznak: szervetlen és szerves anyagok, autotróf és heterotróf szervezetek. A biogeocenózis fő funkciója az energia felhalmozódása és újraelosztása.

8. Bioszférikus

A bioszféra az élet legmagasabb szintű szervezettsége bolygónkon. Megkülönbözteti élő anyag- az összes élő szervezet összessége, élettelen, vagy inert, anyagés bioanyag. Kísérleti becslések szerint az élőanyag biomasszája körülbelül 2,5 × 10 12 tonna, sőt a szárazföldön élő szervezetek biomasszáját 99,2%-ban zöld növények teszik ki. A bioszféra szintjén a Földön élő összes élő szervezet létfontosságú tevékenységéhez kapcsolódó anyagok keringése és energia átalakulása zajlik.

Minden élő szervezet egy többszintű rendszert képvisel, eltérő összetettséggel és koordinációval. A létfontosságú tevékenység minden jele – az anyagcsere, az energia átalakulása és a genetikai információ átadása – a makromolekulák kölcsönhatásával kezdődik. Azonban csak az a sejt tekinthető szerkezetinek és funkcionál, mint az élő szervezetek egysége, ahol a molekulák közötti kölcsönhatások folyamatai térbeli sorrendben vannak. A többsejtű testekben sok sejt összehangolt tevékenysége minőségileg új képződmények – szövetek és szervek – megjelenését teszi lehetővé, amelyek a szervezet meghatározott funkcióira specializálódtak.

Rögzítési pontok

1. A sejt szárazanyagának nagy részét szerves molekulák teszik ki.

2. A nukleinsavak biztosítják az örökletes információk tárolását és továbbítását minden sejtben.

3. Az anyagcsere folyamatok középpontjában a szerves molekulák egymás közötti kölcsönhatásai állnak.

4. A sejt az élő szervezetek szervezetének legkisebb szerkezeti és funkcionális egysége.

5. A szövetek és szervek megjelenése a többsejtű állatokban és növényekben a testrészek funkció szerinti specializálódását jelölte ki.

6. A szervek integrálódása rendszerekbe a testfunkciók még nagyobb megerősödéséhez vezetett.

Tekintse át a kérdéseket és a feladatokat

1. Mik azok a szerves molekulák, és mi a szerepük az élő szervezetek anyagcsere-folyamatainak biztosításában?

2. Milyen alapvető különbségek vannak a természet különböző birodalmaihoz tartozó élő szervezetek sejtjei között?

3. Mi a lényege az élőanyag tanulmányozásának citológiai, szövettani és anatómiai módszereinek?

4. Mit nevezünk biogeocenózisnak?

5. Hogyan jellemezhető a Föld bioszférája?

6. Milyen anyagcsere-folyamatok játszódnak le a bioszféra szintjén? Mi az alapvető fontosságuk a bolygónkon élő élőlények számára?

A „Terminológia” és „Összefoglaló” címszók szókészletének felhasználásával fordítsa le angolra a „Referenciapontok” bekezdéseit.

Terminológia

Minden, a bal oldali oszlopban jelzett kifejezéshez válassza ki a megfelelő definíciót a jobb oldali oszlopban oroszul és angolul.

Válassza ki a megfelelő definíciót minden kifejezéshez a bal oszlopban a jobb oldali oszlopban felsorolt ​​angol és orosz változatok közül.

Megbeszélésre váró kérdések

Véleménye szerint mi szükség van arra, hogy különbséget tegyünk az élő anyag különböző szerveződési szintjei között?

Jelölje meg az élő anyag különböző szerveződési szintjei megkülönböztetésének kritériumait!

Mi a lényege az élőlények alapvető tulajdonságainak a szervezet különböző szintjein?

Miben különböznek a biológiai rendszerek az élettelen tárgyaktól?

1.2. Élő rendszerek kritériumai

Tekintsük részletesebben azokat a kritériumokat, amelyek megkülönböztetik az élő rendszereket az élettelen természeti tárgyaktól, és az életfolyamatok főbb jellemzőit, amelyek az élő anyagot az anyag létezésének egy speciális formájába különböztetik meg.

A kémiai összetétel jellemzői. Az élő szervezetek összetétele ugyanazokat a kémiai elemeket tartalmazza, mint az élettelen természetű tárgyakban. A különböző elemek aránya élőben és élettelenben azonban nem azonos. Az élettelen természet elemi összetételét az oxigénnel együtt főként szilícium, vas, magnézium, alumínium stb. képviselik. Az élő szervezetekben a kémiai összetétel 98%-a négy elemre – szénre, oxigénre, nitrogénre és hidrogénre – esik. Az élő testekben azonban ezek az elemek összetett szerves molekulák kialakításában vesznek részt, amelyek eloszlása ​​az élettelen természetben mind mennyiségben, mind lényegében alapvetően eltérő. A környezetben található szerves molekulák túlnyomó többsége az élőlények hulladékterméke.

Az élőanyag a szerves molekulák több fő csoportját tartalmazza, amelyeket bizonyos specifikus funkciók jellemeznek, és többnyire szabálytalan polimerek. Először is, ezek nukleinsavak - DNS és RNS, amelyek tulajdonságai biztosítják az öröklődés és a változékonyság jelenségeit, valamint az önreprodukciót. Másodszor, ezek fehérjék - a fő szerkezeti komponensek és biológiai katalizátorok. Harmadszor, a szénhidrátok és zsírok a biológiai membránok és sejtfalak szerkezeti alkotóelemei, a létfontosságú folyamatok biztosításához szükséges fő energiaforrások. És végül, egy hatalmas csoport változatos úgynevezett "kis molekulák", amelyek részt vesznek az élő szervezetek számos és változatos anyagcsere-folyamatában.

Anyagcsere. Minden élő szervezet képes a környezettel anyagokat cserélni, a táplálkozáshoz szükséges anyagokat felvenni belőle, salakanyagokat kibocsátani.

Az élettelen természetben anyagcsere is zajlik, azonban az anyagok nem biológiai körforgásában többnyire egyszerűen átkerülnek egyik helyről a másikra, vagy megváltozik az aggregációs állapotuk: például kimosódik a talaj, a víz megfordul. gőzbe vagy jégbe.

Az élettelen természetben zajló anyagcsere-folyamatokkal ellentétben az élő szervezetekben minőségileg eltérő szinttel rendelkeznek. A szerves anyagok keringésében a legjelentősebbek az anyagok átalakulási folyamatai - a szintézis és a bomlás folyamatai.

Az élő szervezetek különféle anyagokat szívnak fel a környezetből. Számos összetett kémiai átalakulás eredményeként a környezetből származó anyagok az adott élő szervezetre jellemző anyagokká rendeződnek át. Ezeket a folyamatokat ún asszimiláció vagy műanyag csere.

Rizs. 1.2. Anyagcsere és energiaátalakítás a test szintjén

Az anyagcsere másik oldala - folyamatok disszimiláció, melynek eredményeként az összetett szerves vegyületek egyszerűekké bomlanak, miközben a szervezet anyagaival való hasonlóságuk elveszik és a bioszintézis reakcióihoz szükséges energia felszabadul. Ezért disszimilációnak nevezik energiacsere(1.2. ábra).

Az anyagcsere biztosítja homeosztázis szervezet, azaz minden testrész kémiai összetételének és szerkezetének változatlansága, és ebből adódóan működésének állandósága a folyamatosan változó környezeti feltételek mellett.

A szerkezeti szervezés egyetlen elve. Minden élő szervezet rendelkezik, függetlenül attól, hogy melyik szisztematikus csoporthoz tartozik sejtszerkezet. A sejt, mint fentebb már említettük, egyetlen szerkezeti és funkcionális egység, valamint a Föld összes lakója számára fejlődési egység.

Reprodukció. Organikus szinten az önszaporodás vagy szaporodás az egyedek ivartalan vagy ivaros szaporodásának formájában nyilvánul meg. Amikor az élő szervezetek szaporodnak, az utódok általában hasonlítanak szüleikre: a macskák cicákat, a kutyák kölyköket. A nyárfa magjából újra kinő a nyár. Az egysejtű szervezet - egy amőba - osztódása két, az anyasejthez teljesen hasonló amőba kialakulásához vezet.

És így, reprodukció – Ez az élőlények azon tulajdonsága, hogy saját fajtájukat szaporítsák.

A szaporodásnak köszönhetően nemcsak az egész organizmusok, hanem a sejtek, sejtszervecskék (mitokondriumok, plasztidok stb.) is osztódás után hasonlóak elődeikhez. Egy DNS-molekulából, ha megduplázódik, két leánymolekula keletkezik, amelyek teljesen megismétlik az eredetit.

Az önreprodukció alapja a mátrix szintézis reakciói, azaz a DNS nukleotid szekvenciában található információk alapján új molekulák és struktúrák kialakulása. Ebből következően az önszaporodás az élők egyik fő tulajdonsága, amely szorosan összefügg az öröklődés jelenségével.

Átöröklés. Az öröklődés az élőlények azon képessége, hogy tulajdonságaikat, tulajdonságaikat és fejlődési jellemzőit generációról generációra továbbadják. A jel a szerkezet bármely jellemzője az élő anyag szerveződésének különböző szintjein, a tulajdonságok pedig meghatározott struktúrákon alapuló funkcionális jellemzők. Az öröklődés a genetikai anyag sajátos szerveződéséből adódik (genetikai apparátus) – genetikai kód. A genetikai kód alatt a DNS-molekulák olyan szerveződését értjük, amelyben a benne lévő nukleotidok sorrendje határozza meg az aminosavak sorrendjét egy fehérjemolekulában. Az öröklődés jelenségét a DNS-molekulák stabilitása és kémiai szerkezetének (replikációjának) nagy pontosságú reprodukálása biztosítja. Az öröklődés anyagi folytonosságot (információáramlást) biztosít az élőlények között több generáción keresztül.

Változékonyság. Ez a tulajdonság mintegy ellentéte az öröklődésnek, ugyanakkor szorosan összefügg vele, hiszen ebben az esetben megváltoznak az örökletes hajlamok - azok a gének, amelyek meghatározzák bizonyos tulajdonságok kialakulását. Ha a mátrixok - DNS-molekulák - szaporodása mindig abszolút pontossággal menne végbe, akkor az élőlények szaporodása során csak a korábban létező tulajdonságok öröklődnek, és a fajok alkalmazkodása a változó környezeti feltételekhez lehetetlen lenne. Ennélfogva, változékonyság – Ez az élőlények azon képessége, hogy új tulajdonságokat és tulajdonságokat sajátítsanak el az örökítőanyag szerkezetében bekövetkező változások vagy új génkombinációk megjelenése következtében.

A változékonyság sokféle anyagot hoz létre a természetes szelekcióhoz, azaz a természetes körülmények között a sajátos létfeltételekhez leginkább alkalmazkodó egyedek kiválasztásához. Ez pedig új életformák, új típusú organizmusok megjelenéséhez vezet.

Növekedés és fejlődés. A fejlődés képessége az anyag egyetemes tulajdonsága. A fejlődés alatt az élő és élettelen természetű tárgyak visszafordíthatatlan, irányított rendszeres változását értjük. A fejlesztés eredményeként az objektum új minőségi állapota jön létre, melynek következtében összetétele vagy szerkezete megváltozik. Az anyag létezésének élő formájának fejlődése ábrázolódik egyéni fejlődés, vagy ontogenetika,és történelmi fejlődés, vagy törzsfejlődés.

Az ontogenezis során az élőlények egyedi tulajdonságai fokozatosan és következetesen nyilvánulnak meg. Ez az örökletes programok szakaszos végrehajtásán alapul. A fejlődést növekedés kíséri. A szaporodási módtól függetlenül minden leányegyed, amely egy zigótából vagy spórából, veséből vagy sejtből alakult ki, csak genetikai információt örököl, vagyis bizonyos jelek kimutatásának képességét. A fejlődés során az egyed sajátos szerkezeti szerveződése jön létre, tömegének növekedése a makromolekulák, a sejtek elemi szerkezetének és maguknak a sejteknek a szaporodásának köszönhető.

A filogenetika vagy evolúció az élő természet visszafordíthatatlan és irányított fejlődése, amely új fajok kialakulásával és az élet progresszív szövődményeivel jár együtt. Az evolúció eredménye a Föld élőlényeinek sokfélesége.

Ingerlékenység. Bármely szervezet elválaszthatatlanul kapcsolódik a környezethez: kivonja belőle a tápanyagokat, ki van téve a káros környezeti tényezőknek, kölcsönhatásba lép más szervezetekkel stb. Az evolúció során az élő szervezetek kifejlesztették és megszilárdították azt a képességüket, hogy szelektíven reagáljanak a külső hatásokra. Ezt a tulajdonságot ún ingerlékenység. A szervezetet körülvevő környezeti feltételek bármilyen változása irritációt jelent vele kapcsolatban, és a külső ingerekre adott reakciója érzékenységének mutatója és az ingerlékenység megnyilvánulása.

A többsejtű állatok irritációra való reakciója az idegrendszeren keresztül megy végbe, és az ún reflex.

Az idegrendszerrel nem rendelkező szervezetek, mint például a protozoák vagy a növények, szintén mentesek a reflexektől. Reakcióikat, amelyek a mozgás vagy a növekedés természetének megváltozásával fejeződnek ki, általában ún taxik vagy tropizmusok, jelölésükhöz hozzáadva az inger nevét. Például a fototaxis a fény felé való mozgás; A kemotaxis egy szervezet mozgása a vegyi anyagok koncentrációjához képest. A taxik mindegyik fajtája lehet pozitív vagy negatív, attól függően, hogy az inger vonzó vagy taszító módon hat a szervezetre.

A tropizmusok alatt értsük a növekedés sajátos természetét, ami a növényekre jellemző. Tehát a heliotropizmus (a görög nyelvből helios - Nap) a növények földi részeinek (szár, levelek) növekedését jelenti a Nap felé, és a geotropizmus (a görögből. Geo - Föld) - a föld alatti részek (gyökerek) növekedését. a Föld közepe felé.

A növényeket is jellemzik nastia- a növényi szervezet részeinek mozgása, például a levelek mozgása nappali órákban, a Nap égbolt helyzetétől függően, virágkorolla nyitása és záródása stb.

diszkrétség. Maga a diszkrét szó a latin discretus szóból származik, melynek jelentése szakaszos, megosztott. A diszkrétség az anyag egyetemes tulajdonsága. Tehát a fizika és az általános kémia tantárgyaiból ismert, hogy minden atom elemi részecskékből áll, hogy az atomok egy molekulát alkotnak. Az egyszerű molekulák összetett vegyületek vagy kristályok részei, stb.

A földi élet különálló formákban is megnyilvánul. Ez azt jelenti, hogy egy különálló organizmus vagy más biológiai rendszer (faj, biocenózis stb.) különálló izolált, azaz elszigetelt vagy térben korlátozott, de ennek ellenére egymáshoz szorosan kapcsolódó és kölcsönhatásban lévő részekből áll, amelyek szerkezeti és funkcionális egységet alkotnak. Például bármilyen élőlény magában foglalja az egyes egyedeket. Az erősen szervezett egyed teste térben korlátozott szerveket alkot, amelyek viszont egyedi sejtekből állnak. A sejt energia-apparátusát egyedi mitokondriumok, a fehérjeszintézis apparátusát - riboszómák stb. - a makromolekulákig képviselik, amelyek mindegyike csak a többitől térben elkülönülve tudja ellátni funkcióját.

A test felépítésének diszkrétsége a szerkezeti rendjének alapja. Folyamatos önmegújulásának lehetőségét teremti meg az "elhasználódott" szerkezeti elemek (molekulák, enzimek, sejtszervecskék, egész sejtek) cseréjével, anélkül, hogy a működést leállítaná. Egy faj diszkrétsége előre meghatározza evolúciójának lehetőségét a nem alkalmazkodó egyedek elpusztulásával vagy a szaporodásból való kizárásával, valamint a túléléshez hasznos tulajdonságokkal rendelkező egyedek megőrzésével.

Autoregulation. Ez a folyamatosan változó környezeti feltételek között élő élőlények azon képessége, hogy fenntartsák kémiai összetételük állandóságát és az élettani folyamatok lefolyásának intenzitását. homeosztázis. Ugyanakkor a környezetből származó tápanyagok hiánya mozgósítja a szervezet belső erőforrásait, a felesleg pedig ezeknek az anyagoknak a raktározását okozza. Az ilyen reakciókat különböző módon hajtják végre a szabályozó rendszerek - idegi, endokrin és mások - aktivitása miatt. Az egyik vagy másik szabályozási rendszer bekapcsolásának jele lehet egy anyag koncentrációjának vagy egy rendszer állapotának változása.

Ritmus. A környezetben végbemenő időszakos változások mélyreható hatást gyakorolnak az élővilágra és az élő szervezetek saját ritmusára.

A biológiában a ritmus alatt a fiziológiai funkciók intenzitásának, alakformáló folyamatainak periodikus változását értjük, különböző ingadozási periódusokkal (néhány másodperctől egy évig és egy évszázadig). Az emberek alvásának és ébrenlétének napi ritmusa jól ismert; az aktivitás és a hibernáció szezonális ritmusa egyes emlősöknél (ürgék, sün, medvék) és sok másnál (1.3. ábra).

A ritmus célja a szervezet működésének a környezettel való összehangolása, vagyis az időszakosan változó létfeltételekhez való alkalmazkodás.

Energiafüggőség. Az élő testek „nyitott” rendszerek az energiabevitelre. Ezt a fogalmat a fizikából kölcsönözték. „Nyitott” rendszereken dinamikus rendszereket értünk, azaz olyan rendszereket, amelyek nem nyugszanak, csak akkor stabilak, ha kívülről folyamatosan hozzájuk fér az energia és az anyag. Így az élő szervezetek addig léteznek, amíg a környezetből és energiából táplálék formájában anyagot kapnak. Meg kell jegyezni, hogy az élő szervezeteket, az élettelen természetű tárgyakkal ellentétben, a környezettől héjak (egysejtűeknél a külső sejtmembrán, többsejtű szervezeteknél az integumentum szövet) korlátozzák. Ezek a héjak akadályozzák az anyagcserét a szervezet és a külső környezet között, minimalizálják az anyagveszteséget és fenntartják a rendszer térbeli egységét.

V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin, E. T. Zakharova

Biológia. Általános biológia. Mély szint. 11. évfolyam

Előszó

Kedves barátaim!

Továbbra is folytatjuk a 10. osztályban megkezdett általános biológiai ismeretek alapjainak elsajátítását. Figyelmünk tárgyai a vadvilág történeti fejlődésének állomásai – a földi élet evolúciója, valamint az ökológiai rendszerek kialakulása és fejlődése. E fontos kérdések teljes körű tanulmányozásához szüksége lesz a tavaly megszerzett tudásra, hiszen a fejlődési folyamatok középpontjában az öröklődés és a változékonyság törvényei állnak. A tankönyvben kiemelt figyelmet kapnak az evolúció genetikai mechanizmusai, az élőlények közötti kapcsolatok elemzése, valamint az ökológiai rendszerek fenntarthatóságának feltételei.

Nem túlzás azt állítani, hogy az elmúlt ötven évben a biológia észrevehetően gyorsabban fejlődött, mint az összes többi tudomány. A biológia forradalma az 1950-es években és az 1960-as évek elején kezdődött. XX. században, amikor hosszú munka és erőfeszítés után a tudósoknak végre sikerült megérteniük az öröklődés anyagi természetét. A DNS szerkezetének és a genetikai kódnak a megfejtését kezdetben az élet fő titkának megoldásaként fogták fel. De a történelem megmutatta, hogy a múlt század közepének nagy felfedezései egyáltalán nem adtak végleges választ a biológia előtt álló összes kérdésre. Ők egy ismert tudós és tudománynépszerűsítő szavaival élve szül. n. A. V. Markov inkább egy varázslatos "aranykulcs" lett, amely kinyitotta a titokzatos ajtót, amely mögött az ismeretlen új labirintusaira bukkantak.

Az új felfedezések áradata még ma sem szárad ki. Annyi új tudás van, hogy szinte minden munkahipotézist, általánosítást, szabályt, törvényt folyamatosan felül kell vizsgálni, javítani kell. A klasszikus fogalmakat azonban ritkán vetik el teljesen. Általában az alkalmazási korlátok kiterjesztéséről és finomításáról beszélünk; ugyanígy például a fizikában a relativitáselmélet egyáltalán nem törölte el a newtoni világképet, hanem pontosította, kiegészítette, kibővítette.

Az evolúció tudományos tény. E tekintetben a biológusok meglehetősen egyöntetűek; sőt szükségesnek tartják, hogy az evolúciós tanítás prizmáján keresztül vegyünk fontolóra bármilyen biológiai kérdést a tudás különböző területein. Az, hogy az evolúció spontán módon, intelligens erők irányítása nélkül, természetes okokból megy végbe, egy általánosan elfogadott, tökéletesen működő hipotézis, amelynek elvetése nagyon nem kívánatos, mert az élővilágot nagyrészt megismerhetetlenné tenné. Részletek, mechanizmusok, hajtóerők, minták, evolúciós utak – ez a mai biológusok kutatásának fő témája.

Mi a mai tudományos közösség által elfogadott evolúciós elképzelések összessége? Gyakran „darwinizmusnak” nevezik, de annyi pontosítást, kiegészítést és újragondolást tettek már Darwin eredeti tanítására, hogy egy ilyen név csak összezavar. Néha megpróbálják ezt a halmazt a szintetikus evolúcióelmélettel (STE) azonosítani. Az evolúciós biológia továbbfejlődése nem cáfolta a múlt vívmányait, nem volt „darwinizmus összeomlása”, amelyről a biológiától távol eső újságírók és írók szívesen beszélnek, azonban a későbbi felfedezések jelentősen megváltoztatták az evolúciós folyamatról alkotott felfogásunkat. Ez a tudomány fejlődésének normális folyamata, ahogyan annak lennie kell.

A 11. osztályban felmerülő kérdések köre nagyon széles, de nem mindegyiket tárgyalja részletesen a tankönyv. A biológia egyes kérdéseinek alaposabb tanulmányozása érdekében a könyv végén található a további irodalom listája. Ráadásul nem minden törvényszerűség ismert vagy teljesen érthető, mert az élet összetettsége és sokszínűsége olyan nagy, hogy egyes jelenségeit még csak most kezdjük megérteni, míg mások még tanulmányozásra várnak.

A tankönyv átdolgozása közben folyamatosan értékelje előrehaladását. Elégedett vagy velük? Milyen új dolgokat tanulsz egy új téma tanulmányozása során? Hogyan lehet hasznos ez a tudás a mindennapi életben? Ha néhány anyag nehéznek tűnik, kérjen segítséget tanárától, vagy használjon kézikönyveket és internetes forrásokat. Az oktatóprogram végén megtalálja az ajánlott internetes oldalak listáját.

A szerzők köszönetüket fejezik ki az Orosz Orvostudományi Akadémia akadémikusának, V. N. Jarigin professzornak kreatív erőfeszítéseik támogatásáért, Yu. P. Dashkevichnek és A. G. Mustafin professzornak az értékes megjegyzéseikért, amelyeket a tankönyv jelen kiadásának előkészítése során tettek.

Az Orosz Föderáció elnökének oktatási díjának kitüntetettje, az Orosz Természettudományi Akadémia akadémikusa, V. B. Zakharov professzor

1. szakasz: A szerves világ fejlődésének tana

Az élő szervezetek világának számos közös vonása van, amelyek mindig is meghökkentő érzést keltettek az emberben. Egyrészt ez az élőlények felépítésének rendkívüli összetettsége, másodsorban számos jellemző nyilvánvaló céltudatossága vagy alkalmazkodó jellege, harmadszor pedig az életformák hatalmas változatossága. Az e jelenségek által felvetett kérdések teljesen nyilvánvalóak. Hogyan keletkeztek összetett organizmusok? Milyen erők hatására alakultak ki alkalmazkodó tulajdonságaik? Honnan származik a szerves világ sokfélesége, és hogyan tartják fenn? Milyen helyet foglal el az ember a szerves világban, és kik az ősei?

Az emberiség minden korban megpróbált választ találni ezekre és sok más hasonló kérdésre. A tudomány előtti társadalmakban a magyarázatok legendákat és mítoszokat eredményeztek, amelyek egy része különféle vallási tanítások alapjául szolgált. A tudományos értelmezés az evolúcióelméletben testesül meg, amely ennek a szakasznak a témája.

1. fejezet evolúciós doktrína

Minden van és nincs, mert bár eljön a pillanat, amikor van, azonnal megszűnik létezni... Ugyanaz a dolog fiatal és öreg, halott és élő, aztán átalakul ebbe, ez, változik, lesz ismét témák.

Hérakleitosz

1859-ben jelent meg Charles Darwin "A fajok eredete" című főműve, amely gyökeresen megváltoztatta a vadon élő állatok eszméjét. Ezt az eseményt több mint húsz évnyi munka előzte meg az összegyűjtött gazdag tényanyag tanulmányozása és megértése terén. maga Darwin és más tudósok. Ebben a fejezetben megismerkedhet az evolúciós eszmék alapfeltételeivel és J. B. Lamarck első evolúciós elméletével; megismerkedhet Ch. Darwin mesterséges és természetes kiválasztódási elméletével, valamint a fajképződési mechanizmusokkal és sebességgel kapcsolatos modern elképzelésekkel.

Jelenleg több mint 600 ezer növényt és legalább 2,5 millió állatfajt, mintegy 100 ezer gombafajt és több mint 8 ezer prokariótát, valamint akár 800 vírusfajt írtak le. A leírt és még nem azonosított modern élőlényfajok aránya alapján a tudósok azt feltételezik, hogy a modern növény- és állatvilágban mintegy 4,5 millió organizmusfaj képviselteti magát. Emellett őslénytani és néhány egyéb adat felhasználásával a kutatók kiszámították, hogy a Föld teljes története során legalább 1 milliárd élőlényfaj élt rajta.

Vizsgáljuk meg, hogyan képzelték el az emberek az emberiség történelmének különböző korszakaiban az élet lényegét, az élőlények sokféleségét és az élőlények új formáinak megjelenését.

1.1. A földi élet kialakulásáról szóló eszmetörténet

A növényekről és állatokról, élettevékenységükről felhalmozott ismeretek rendszerezésére és általánosítására először Arisztotelész (Kr. e. 4. század) tett kísérletet, de már jóval előtte az élő természet szerveződéséről számos érdekes információ került bemutatásra a vidék irodalmi emlékeiben. az ókor különféle népei, főként a mezőgazdasággal, állattenyésztéssel és orvoslással kapcsolatban. Maga a biológiai tudás az ókorban gyökerezik, és az emberek közvetlen gyakorlati tevékenységén alapul. A cro-magnoni ember (Kr. e. 13 ezer év) sziklafestményei alapján megállapítható, hogy az emberek már akkoriban is jól meg tudták különböztetni a vadászat tárgyául szolgáló állatok nagy számát.

1.1.1. Ókori és középkori elképzelések az élet lényegéről és fejlődéséről

Az ókori Görögországban a VIII-VI. időszámításunk előtt e. a holisztikus természetfilozófia mélyén bukkantak fel az ókori tudomány első kezdetei. A görög filozófia megalapítói Thalész, Anaximandrosz, Anaximenész és Hérakleitosz olyan anyagi forrást kerestek, amelyből a világ természetes önfejlődésének köszönhetően keletkezett. Thalész számára ez az első elv a víz volt. Az élőlények Anaximander tanításai szerint határozatlan anyagból - "apeiron" -ból származnak, ugyanazon törvények szerint, mint az élettelen természetű tárgyak. A harmadik jón filozófus, Anaximenes a világ anyagi princípiumát a levegőnek tartotta, amelyből minden keletkezik, és amelybe minden visszatér. Az emberi lelket is a levegővel azonosította.

Az ókori görög filozófusok közül a legnagyobb az efezusi Hérakleitosz volt. Tanítása nem tartalmaz külön rendelkezéseket az élő természetről, de mind az egész természettudomány fejlődése, mind az élőanyagról alkotott elképzelések kialakítása szempontjából nagy jelentőséggel bírt. Hérakleitosz először vezette be a filozófiába és a természettudományba az állandó változás egyértelmű elképzelését. A tudós a tüzet tartotta a világ kezdetének. Azt tanította, hogy minden változás a küzdelem eredménye: "Minden küzdelemből és szükségből fakad."