Rozmiar: piks

Rozpocznij wyświetlanie od strony:

transkrypcja

2 Ekaterina Timofiejewna Zacharowa Siergiej Grigoriewicz Mamontow Władimir Borysowicz Zacharow Nikołaj Iwanowicz Sonin Biologia. Biologia ogólna. poziom profilu. Klasa 11 Tekst dostarczony przez właściciela praw autorskich Biologia. Biologia ogólna. poziom profilu. Klasa 11: podręcznik. dla kształcenia ogólnego instytucje/w. B. Zakharov, S.G. Mamontov, N.I. Sonin, E.T. Zakharova: Bustard; Moskwa; 2013 ISBN Abstract Podręcznik wprowadza uczniów w najważniejsze prawa świata żywego. Daje wyobrażenie o ewolucji świata organicznego, relacji organizmu ze środowiskiem. Podręcznik adresowany jest do uczniów XI klasy placówek oświatowych.

3 Spis treści Przedmowa Rozdział 1. Doktryna ewolucji świata organicznego Rozdział 1. Wzorce rozwoju przyrody ożywionej. Doktryna ewolucyjna 1.1. Historia wyobrażeń o rozwoju życia na Ziemi Starożytne i średniowieczne wyobrażenia o istocie i rozwoju życia System przyrody organicznej K. Linneusz Rozwój idei ewolucyjnych. Teoria ewolucyjna J.-B. Lamarcka 1.2. Przesłanki powstania teorii Ch.Darwina Przyrodnicze przesłanki powstania teorii Ch.Darwina Materiał ekspedycyjny Ch.Darwina 1.3. Teoria ewolucji Ch.Darwina Doktryna doboru sztucznego Ch.Darwina Doktryna doboru naturalnego Ch.Darwina 1.4. Współczesne idee dotyczące mechanizmów i wzorców ewolucji. Widok mikroewolucji. Kryteria i struktura Ewolucyjna rola mutacji Stabilność genetyczna populacji Procesy genetyczne w populacjach Formy doboru naturalnego Adaptacja organizmów do warunków środowiskowych w wyniku doboru naturalnego Koniec fragmentu wprowadzającego

4 V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin, E. T. Zakharova Biology. Biologia ogólna. poziom profilu. 11 klasa 4

5 Przedmowa Drodzy przyjaciele! Kontynuujemy naukę podstaw ogólnej wiedzy biologicznej, którą rozpoczęliśmy w 10 klasie. Przedmiotem naszej uwagi będą etapy historycznego rozwoju przyrody ożywionej, ewolucja życia na Ziemi oraz powstawanie i rozwój systemów ekologicznych. Aby w pełni przestudiować te ważne zagadnienia, będziesz potrzebować wiedzy zdobytej w zeszłym roku, ponieważ prawa dziedziczności i zmienności leżą u podstaw procesów rozwojowych. Szczególną uwagę w podręczniku poświęcono analizie relacji między organizmami a warunkami trwałości systemów ekologicznych. Materiał edukacyjny kilku działów został znacznie rozszerzony ze względu na przedstawienie ogólnych wzorców biologicznych jako najtrudniejszych do zrozumienia. Inne sekcje zawierają tylko podstawowe informacje i koncepcje. Zakres zagadnień, które napotkasz w klasie 11 jest bardzo szeroki, ale nie wszystkie z nich są szczegółowo omówione w podręczniku. W celu bardziej szczegółowego zapoznania się z niektórymi zagadnieniami biologii na końcu podręcznika znajduje się lista dodatkowej literatury. Ponadto nie wszystkie prawidłowości są znane lub w pełni zrozumiane, ponieważ złożoność i różnorodność życia jest tak wielka, że ​​niektóre jego zjawiska dopiero zaczynamy rozumieć, podczas gdy inne wciąż czekają na zbadanie. Materiał edukacyjny w książce jest skonstruowany w taki sam sposób, jak w podręczniku „Biologia ogólna. Klasa 10” (V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin). Autorzy są wdzięczni M. T. Grigorievej za przygotowanie tekstu w języku angielskim oraz Yu. Akademik Rosyjskiej Akademii Nauk Przyrodniczych, profesor V. B. Zakharov 5

6 Rozdział 1. Doktryna ewolucji świata organicznego Świat organizmów żywych ma szereg cech wspólnych, które zawsze wywoływały u człowieka uczucie zdumienia. Po pierwsze, jest to niezwykła złożoność budowy organizmów; po drugie, oczywista celowość lub adaptacyjny charakter wielu znaków; a także ogromna różnorodność form życia. Pytania stawiane przez te zjawiska są dość oczywiste. Jak powstały złożone organizmy? Pod wpływem jakich sił ukształtowały się ich cechy adaptacyjne? Skąd bierze się różnorodność świata organicznego i jak jest podtrzymywana? Jakie miejsce zajmuje człowiek w świecie organicznym i kim są jego przodkowie? W każdym wieku ludzkość próbowała znaleźć odpowiedzi na te i wiele innych podobnych pytań. W społeczeństwach przednaukowych wyjaśnienia zaowocowały legendami i mitami, z których niektóre służyły jako podstawa różnych nauk religijnych. Interpretacja naukowa zawarta jest w teorii ewolucji, która jest przedmiotem tego rozdziału. Ewolucja świata ożywionego jest rozumiana jako naturalny proces historycznego rozwoju przyrody ożywionej od samego początku życia na naszej planecie do chwili obecnej. Istotą tego procesu jest zarówno ciągła adaptacja istot żywych do ciągle zmieniających się warunków środowiskowych, jak i pojawianie się coraz bardziej złożonych form organizmów żywych. W toku ewolucji biologicznej pre6

7 tworzenie gatunków, na tej podstawie powstają nowe gatunki; zanikanie gatunków również ma miejsce, ich wymieranie. 7

8 Rozdział 1. Wzorce rozwoju przyrody ożywionej. Nauczanie ewolucyjne Wszystko jest i nie jest, bo chociaż przyjdzie chwila, kiedy jest, ale tutaj przestaje być Jednym i tym samym, młodym i starym, martwym i żywym, to zmienia się w to, to, zmieniając się, staje się znowu tematy. Heraklit Główne dzieło Karola Darwina „O powstawaniu gatunków”, które radykalnie zmieniło ideę przyrody, ukazało się w 1859 roku. Wydarzenie to poprzedziła ponad dwudziestoletnia praca nad badaniem i zrozumieniem bogatego materiału faktograficznego zarówno przez samego Darwina, jak i innych naukowców. W tym rozdziale zapoznasz się z podstawowymi przesłankami idei ewolucyjnych, pierwszą teorią ewolucyjną J.-B. Lamarcka; zapoznać się z teorią doboru sztucznego i naturalnego Ch.Darwina; na nowoczesnych wyobrażeniach o mechanizmach i szybkości specjacji. Obecnie opisano ponad 600 tys. roślin i co najmniej 2,5 mln gatunków zwierząt, ok. 100 tys. gatunków grzybów i ponad 8 tys. prokariotów, a także do 800 gatunków wirusów. Na podstawie proporcji opisanych i jeszcze niezidentyfikowanych współczesnych gatunków organizmów żywych naukowcy zakładają, że współczesną faunę i florę reprezentuje około 4,5 miliona gatunków organizmów. Ponadto, korzystając z danych paleontologicznych i niektórych innych, naukowcy obliczyli, że w całej historii Ziemi żyło na niej co najmniej 1 miliard gatunków organizmów żywych. Zastanówmy się, jak w różnych okresach dziejów ludzkości wyobrażano sobie istotę życia, różnorodność istot żywych i powstawanie nowych form organizmów Historia idei rozwoju życia na Ziemi AD), ale na długo przed nim literackie pomniki różnych ludów starożytności zawierały wiele ciekawych informacji dotyczących organizacji przyrody, głównie związanych z agronomią, hodowlą zwierząt i medycyną. Sama wiedza biologiczna ma swoje korzenie w czasach starożytnych i opiera się na bezpośredniej praktycznej działalności człowieka. Według malowideł naskalnych człowieka z Cro-Magnon (13 tysięcy lat pne) można ustalić, że już w tym czasie ludzie mogli dobrze rozróżnić dużą liczbę zwierząt, które służyły jako przedmiot ich polowań. istota i rozwój życia w starożytnej Grecji w VIII VI wieku pne mi. w trzewiach holistycznej filozofii przyrody powstały pierwsze podstawy starożytnej nauki. Twórcy filozofii greckiej Tales, Anaksymander, Anaksymenes i Heraklit poszukiwali materialnego źródła, z którego powstał świat dzięki naturalnemu samorozwojowi. Dla Talesa tą pierwszą zasadą była woda. Żywe istoty, zgodnie z naukami Anaksymandra, powstają z nieokreślonej materii „apeiron” według tych samych praw, co przedmioty natury nieożywionej. filozof joński Anaksymenes 8

9 uważał materialną zasadę świata za powietrze, z którego wszystko powstaje i do którego wszystko powraca. Utożsamiał też duszę ludzką z powietrzem. Największym ze starożytnych filozofów greckich był Heraklit z Efezu. Jego nauczanie nie zawierało specjalnych postanowień o żywej przyrodzie, ale miało wielkie znaczenie zarówno dla rozwoju wszelkich nauk przyrodniczych, jak i dla kształtowania się idei o żywej materii. Heraklit po raz pierwszy wprowadził do filozofii i nauki o przyrodzie wyraźną ideę ciągłej zmiany. Naukowiec uważał ogień za początek świata; nauczał, że każda zmiana jest wynikiem walki: „Wszystko powstaje przez walkę i z konieczności”. Na rozwój idei dzikiej przyrody duży wpływ miały koncepcje badawcze i spekulacyjne innych naukowców starożytności: Pitagorasa, Empedoklesa, Demokryta, Hipokratesa i wielu innych (patrz rozdział 2 podręcznika „Biologia ogólna. Klasa 10”). W starożytnym świecie zbierano w tym czasie wiele informacji o dzikiej przyrodzie. Arystoteles zajmował się systematycznymi badaniami zwierząt, opisując ponad 500 gatunków zwierząt i układając je w określonej kolejności: od prostych do coraz bardziej złożonych. Sekwencja ciał natury nakreślona przez Arystotelesa zaczyna się od ciał nieorganicznych i przechodzi przez rośliny do przyczepionych zwierzęcych gąbek i ascydów, a następnie do mobilnych organizmów morskich. Arystoteles i jego uczniowie badali również budowę roślin. We wszystkich ciałach natury Arystoteles wyróżnił dwie strony: materię, która ma różne możliwości, oraz formę duszy, pod wpływem której ta możliwość materii realizuje się. Wyróżnił trzy rodzaje duszy: wegetatywną, czyli pokarmową, tkwiącą w roślinach i zwierzętach; czujący, charakterystyczny dla zwierząt, oraz umysł, który oprócz dwóch pierwszych obdarzony jest tylko człowiekiem. Przez całe średniowiecze dzieła Arystotelesa były podstawą wyobrażeń o dzikiej przyrodzie. Wraz z ustanowieniem Kościoła chrześcijańskiego w Europie upowszechnia się oficjalny punkt widzenia oparty na tekstach biblijnych: wszystkie żywe istoty są stworzone przez Boga i pozostają niezmienione. Ten kierunek rozwoju biologii średniowiecza nazywamy kreacjonizmem (od łac. creatio kreacja, kreacja). Cechą charakterystyczną tego okresu jest opisywanie istniejących gatunków roślin i zwierząt, próby ich klasyfikacji, które w większości miały charakter czysto formalny (w porządku alfabetycznym) lub stosowany. Powstało wiele systemów klasyfikacji zwierząt i roślin, w których podstawą są arbitralnie poszczególne postacie. Zainteresowanie biologią wzrosło w epoce Wielkich Odkryć Geograficznych (XV wiek) i rozwoju produkcji towarowej. Intensywny handel i odkrywanie nowych ziem poszerzyło informacje o zwierzętach i roślinach. Nowe rośliny, takie jak cynamon, goździki, ziemniaki, kukurydza i tytoń, zostały sprowadzone do Europy z Indii i Ameryki. Botanicy i zoolodzy opisali wiele nowych, wcześniej niewidzianych roślin i zwierząt. W celach praktycznych wskazali jakie korzystne lub szkodliwe właściwości posiadają te organizmy System natury organicznej K. Linneusza Konieczność szybkiego usprawnienia gromadzącej się wiedzy doprowadziła do konieczności ich usystematyzowania. Tworzone są praktyczne systemy, w których rośliny i zwierzęta łączy się w grupy w zależności od ich korzyści dla ludzi lub szkód, jakie wyrządzają. Na przykład izolowane rośliny lecznicze, rośliny ogrodnicze lub ogrodnicze. Pojęcia „inwentarz żywy” lub „zwierzęta trujące” odnosiły się do najróżniejszych zwierząt pod względem budowy i pochodzenia. Ze względu na wygodę nadal stosuje się praktyczną klasyfikację gatunków. dziewięć

10 Jednak klasyfikacja organizmów żywych na podstawie przydatności nie mogła usatysfakcjonować naukowców. Szukali właściwości, które pozwoliłyby na grupowanie roślin i zwierząt według podobieństw w budowie i życiu. Początkowo za podstawę taksonomii przyjęto jedną lub niewielką liczbę arbitralnie wybranych cech. Oczywiste jest, że do tej samej grupy należały zupełnie niespokrewnione organizmy. W XVI i XVII wieku kontynuowano prace nad opisem zwierząt i roślin, ich systematyzacją. Wielki wkład w tworzenie systemu przyrody wniósł wybitny szwedzki przyrodnik Karol Linneusz. Naukowiec opisał ponad 8000 gatunków roślin i ponad 4000 gatunków zwierząt, ustalił jednolitą terminologię i porządek opisywania gatunków. Pogrupował podobne gatunki w rodzaje, podobne rodzaje w rzędy, a rzędy w klasy. W ten sposób oparł swoją klasyfikację na zasadzie hierarchii (tj. podporządkowania) taksonów (od lokalizacji greckich taksówek, kolejność; jest to systematyczna jednostka tej lub innej rangi). W systemie Linneusza największym taksonem była klasa, najmniejszy gatunek, odmiana. Był to niezwykle ważny krok w kierunku ustanowienia systemu naturalnego. Linneusz skonsolidował użycie binarnej (tj. podwójnej) nomenklatury w nauce do oznaczania gatunków. Od tego czasu każdy gatunek nazywany jest dwoma słowami: pierwsze słowo oznacza rodzaj i jest wspólne dla wszystkich zawartych w nim gatunków, drugie słowo to sama nazwa specyficzna. Wraz z rozwojem nauki do systemu wprowadzono dodatkowe kategorie: rodzinę, podklasę itd., a typ stał się najwyższym taksonem. Ale zasada budowy systemu pozostała niezmieniona. Na przykład systematyczną pozycję kota domowego można opisać w następujący sposób. Kot domowy (libijski) należy do rodzaju małych kotów z rodziny kotów z rzędu ssaków drapieżnych podtypu kręgowców typu strunowców. Oprócz kota domowego, rodzaj małych kotów obejmuje europejski dziki kot leśny, amurski kot leśny, kot błotny, ryś i kilka innych. Linneusz stworzył na owe czasy najdoskonalszy system organicznego świata, obejmujący wszystkie znane wówczas zwierzęta i wszystkie znane rośliny. Będąc wielkim naukowcem, w wielu przypadkach poprawnie łączył typy organizmów według podobieństwa budowy. Jednak arbitralność w doborze cech do klasyfikacji (u roślin budowa pręcików i słupków; u zwierząt budowa dzioba u ptaków; budowa zębów u ssaków) doprowadziła Linneusza do wielu błędów. Linneusz zdawał sobie sprawę ze sztuczności swojego systemu i wskazywał na potrzebę rozwoju naturalnego systemu przyrody. Pisał: „Sztuczny system służy tylko do momentu znalezienia naturalnego”. Co jednak oznaczało dla naukowca XVIII wieku. pojęcie „systemu naturalnego”? Jak obecnie wiadomo, system naturalny odzwierciedla pochodzenie zwierząt i roślin oraz opiera się na ich pokrewieństwie i podobieństwie pod względem wszystkich istotnych cech strukturalnych. Za panowania idei religijnych naukowcy wierzyli, że typy organizmów zostały stworzone niezależnie od siebie przez Stwórcę i pozostają niezmienione. „Istnieje tyle gatunków”, powiedział Linneusz, ile różnych form stworzył Wszechmocny na początku świata. Dlatego poszukiwanie naturalnego systemu przyrody przeznaczone dla biologów jest próbą wniknięcia w plan stworzenia, którym kierował Bóg, stwarzając wszelkie życie na Ziemi. Doskonałość budowy gatunków, wzajemna zgodność narządów wewnętrznych, przystosowanie do warunków egzystencji tłumaczyła mądrość Stwórcy. Jednak wśród filozofów i przyrodników XVII XIX wieku. Rozpowszechniony był również inny system wyobrażeń o zmienności organizmów, oparty na poglądach niektórych starożytnych naukowców. Ten kierunek w rozwoju biologii nazywa się transformizmem (z łac. transformo przekształcam, przekształcam). Zwolennikami transformizmu byli tak wybitni naukowcy jak R. Hooke, J. La Mettrie, D. Diderot, J. Buffon, Erazm 10

11 Darwin, J.W. Goethe i wielu innych. Transformatory dopuszczały możliwość celowości reakcji organizmów na zmiany warunków zewnętrznych, ale nie wykazały ewolucyjnych przekształceń organizmów. Naukową interpretację pochodzenia organicznej celowości podał dopiero Karol Darwin Rozwój idei ewolucyjnych. Teoria ewolucyjna J.-B. Lamarck Pomimo dominacji poglądów na temat niezmienności żywej natury, biolodzy nadal gromadzili materiał faktograficzny, który przeczył tym ideom. Odkrycie mikroskopu w XVII wieku a jego zastosowanie w badaniach biologicznych znacznie poszerzyło horyzonty naukowców. Embriologia ukształtowała się jako nauka, powstała paleontologia. Naukowcem, który stworzył pierwszą teorię ewolucyjną, był wybitny francuski przyrodnik Jean-Baptiste Lamarck. W przeciwieństwie do wielu swoich poprzedników, teoria ewolucji Lamarcka opierała się na faktach. Idea niespójności gatunkowej zrodziła się u naukowca w wyniku dogłębnych badań budowy roślin i zwierząt. Swoją pracą Lamarck wniósł wielki wkład w biologię. Sam termin „biologia” został wprowadzony przez niego. Zajmując się taksonomią zwierząt, Lamarck zwrócił uwagę na podobieństwo podstawowych cech strukturalnych u zwierząt, które nie należą do tego samego gatunku. Na podstawie podobieństwa Lamarck wyróżnił 10 klas bezkręgowców zamiast dwóch klas Linneusza (owady i robaki). Wśród nich do dziś przetrwały takie grupy jak: „Skorupiaki”, „Pajęczaki”, „Owady”, inne grupy „Mięczaki”, „Drobnice” zostały podniesione do rangi typu. Dobrze znaną niedoskonałość systematyki Lamarcka tłumaczy się ówczesnym poziomem nauki, ale jest w tym przede wszystkim chęć uniknięcia sztuczności grupowań. Można powiedzieć, że Lamarck położył podwaliny pod naturalny system klasyfikacji. Jako pierwszy podniósł kwestię przyczyn podobieństw i różnic u zwierząt. „Czy mógłbym rozważyć liczbę zwierząt, od najdoskonalszych do najbardziej niedoskonałych” — pisał Lamarck i nie próbować ustalić, na czym może zależeć ten tak niezwykły fakt? Czy nie powinienem przypuszczać, że natura stworzyła kolejno różne ciała, wznoszące się od najprostszego do najbardziej złożonego? Zwróćmy uwagę na słowa „przyroda stworzona”. Po raz pierwszy od czasów Lukrecjusza naukowiec ośmiela się twierdzić, że to nie Bóg stworzył organizmy o różnym stopniu złożoności, ale przyrodę na podstawie praw przyrody. Lamarck wpada na pomysł ewolucji. Jego największa zasługa polega na tym, że jego idea ewolucyjna jest starannie rozwijana, poparta licznymi faktami i dlatego przeradza się w teorię. Opiera się na idei rozwoju, stopniowego i powolnego, od prostych do złożonych oraz na roli środowiska zewnętrznego w przemianach organizmów. W swoim głównym dziele „Philosophy of Zoology”, opublikowanym w 1809 roku, Lamarck dostarcza licznych dowodów na zmienność gatunków. Wśród takich dowodów Lamarck wymienia zmiany pod wpływem udomowienia zwierząt i uprawy roślin podczas migracji organizmów do innych siedlisk o odmiennych warunkach bytowania. Lamarck przypisuje ważną rolę w powstawaniu nowych gatunków stopniowym zmianom reżimu hydrogeologicznego na powierzchni Ziemi i warunków klimatycznych. Tym samym w analizie zjawisk biologicznych Lamarck uwzględnia dwa nowe czynniki, czynnik czasu i warunków środowiskowych. Był to duży krok naprzód w stosunku do mechanistycznych idei zwolenników niezmienności gatunków. Jakie są jednak mechanizmy zmienności organizmów i powstawania nowych gatunków? jedenaście

12 Lamarck uważał, że są dwa z nich: po pierwsze, chęć organizmów do poprawy, a po drugie, bezpośredni wpływ środowiska zewnętrznego i dziedziczenie cech nabytych w trakcie życia organizmu. Poglądy Lamarcka na mechanizm ewolucji okazały się błędne. Sposoby adaptacji organizmów żywych do środowiska i specjacji 50 lat później odkrył Karol Darwin. Wielka zasługa Lamarcka polega na tym, że stworzył pierwszą teorię ewolucji świata organicznego, wprowadził zasadę historyzmu jako warunek rozumienia zjawisk biologicznych, a jako główną przyczynę zmienności gatunków przedstawił warunki środowiskowe . Teoria Lamarcka nie spotkała się z uznaniem współczesnych. W jego czasach nauka nie była gotowa zaakceptować idei ewolucyjnej transformacji; ramy czasowe, o których mówił Lamarck, miliony lat, wydawały się niewyobrażalne. Dowody na przyczyny zmienności gatunków nie są wystarczająco mocne. Przypisując decydującą rolę w ewolucji bezpośredniemu wpływowi środowiska zewnętrznego, ćwiczeniu i niećwiczeniu narządów oraz dziedziczeniu cech nabytych, Lamarck nie potrafił wyjaśnić powstawania adaptacji z powodu „martwych” struktur. Na przykład kolor skorupy ptasich jaj ma wyraźnie adaptacyjny charakter, ale nie da się tego wytłumaczyć z punktu widzenia teorii Lamarcka. Teoria Lamarcka wywodziła się z koncepcji dziedziczności stopionej, charakterystycznej dla całego organizmu i każdej z jego części. Pomysł, że dziedziczność jest właściwością organizmu jako całości, odżył w pracach T. D. Łysenki. Jednak odkrycie substancji dziedziczności DNA i kodu genetycznego wyeliminowało sam punkt sporny. Lamarkizm i neolamarkizm upadły samoistnie. Tak więc, chociaż koncepcja niezmienności gatunków nie została zachwiana, ich zwolennikom coraz trudniej było wyjaśniać nowe i nowe fakty odkrywane przez biologów. W pierwszej ćwierci XIX wieku. dokonano wielkich postępów w anatomii porównawczej i paleontologii. Wielkie zasługi w rozwoju tych dziedzin biologii ma francuski naukowiec J. Cuvier. Badając budowę organów kręgowców odkrył, że wszystkie narządy zwierzęcia są częścią jednego integralnego układu. W rezultacie struktura każdego narządu w naturalny sposób koreluje ze strukturą wszystkich pozostałych. Żadna część ciała nie może się zmienić bez odpowiedniej zmiany innych części. Oznacza to, że każda część ciała odzwierciedla zasady budowy całego organizmu. Tak więc, jeśli zwierzę ma kopyta, cała jego organizacja odzwierciedla tryb życia roślinożerców: zęby są przystosowane do mielenia grubych pokarmów roślinnych, szczęki mają określony kształt, żołądek jest wielokomorowy, jelita są bardzo długie itp. e. Jeśli jelita zwierzęcia służą do trawienia mięsa, inne narządy również mają odpowiednią strukturę: ostre zęby do rozrywania, szczęki do chwytania i trzymania zdobyczy, pazury do jej chwytania, elastyczny kręgosłup, który sprzyja skakaniu itp. Zgodność struktury narządy zwierzęce Cuvier nazwał się nawzajem zasadą korelacji (względności). Kierując się zasadą korelacji, Cuvier zbadał kości wymarłych gatunków i przywrócił wygląd i styl życia tych zwierząt. Dane paleontologiczne niezbicie świadczyły o zmianie form zwierząt na Ziemi. Fakty stały w sprzeczności z legendą biblijną. Początkowo zwolennicy niezmienności żywej natury wyjaśniali tę sprzeczność bardzo prosto: zwierzęta, których Noe nie zabrał do swojej arki podczas potopu, wymarły. O takim rozumowaniu Darwin później pisał z ironią w swoim dzienniku: „Teoria, zgodnie z którą mastodont itp. wymarł, ponieważ drzwi do arki Noego były zbyt wąskie”. Nienaukowy charakter nawiązań do biblijnego potopu ujawnił się, gdy ustalono różne stopnie starożytności wymarłych zwierząt. Następnie Cuvier przedstawił teorię katastrof. Zgodnie z tą teorią przyczyna wyginięcia była okresowo

13 wychodzących poważnych katastrof geologicznych, które zniszczyły zwierzęta i roślinność na dużych obszarach. Następnie tereny te zasiedlały gatunki penetrujące z sąsiednich regionów. Zwolennicy i uczniowie J. Cuviera, rozwijając jego nauczanie, przekonywali, że katastrofy objęły cały glob. Po każdej katastrofie następował nowy akt stworzenia. Takich katastrof, a co za tym idzie aktów stwórczych, było ich 27. Teoria katastrof stała się powszechna. Byli jednak naukowcy, którzy wątpili w teorię, która według Engelsa „w miejsce jednego aktu boskiego stworzenia umieściła całą serię powtarzających się aktów stworzenia i uczyniła z cudu istotną dźwignię natury”. Wśród tych naukowców byli rosyjscy biolodzy K. F. Rulye i N. A. Severtsov. Ekologiczne badania K. F. Rul'e i badanie geograficznej zmienności gatunków przez N. A. Severtsova doprowadziły ich do idei możliwości związku między gatunkami i pochodzenia jednego gatunku od drugiego. Prace N. A. Siewercowa były wysoko cenione przez Ch.Darwina. Spory między zwolennikami niezmienności gatunków a spontanicznymi ewolucjonistami położyła kres głęboko przemyślana i fundamentalnie uzasadniona teoria specjacji stworzona przez Karola Darwina. Podsumowanie Do początku XIX wieku w biologii stosowano głównie metody opisowe. Późniejsze wybitne osiągnięcia w dziedzinie historii naturalnej zadecydowały o potrzebie teorii wyjaśniających procesy zachodzące w przyrodzie. Pierwszą taką próbę dokonał w 1809 r. J.-B. Lamarcka, który stworzył teorię ewolucji organizmów żywych. Wielką zasługą jego badań jest to, że zaproponował zasadę historyczną jako podstawę rozumienia wszystkich zjawisk biologicznych, a za główną przyczynę określonej zmienności uznał zmiany zachodzące w środowisku. Jednak jego poglądy na proces ewolucji okazały się błędne. Mechanizmy adaptacji do środowiska w organizmach żywych, a także powstawanie gatunków wyjaśnił dopiero 50 lat później Karol Darwin. Punkty odniesienia 1. W starożytności istniały spontaniczne materialistyczne idee dotyczące żywej natury. 2. W średniowieczu dominowały wyobrażenia o stworzeniu świata przez Stwórcę i niezmienności żywej natury. 3. Lamarck uważał odrębny organizm za jednostkę ewolucyjną. 4. Lamarck rozważał całą żywą naturę jako ciągłą serię gradacji zmieniających się od form prostych do złożonych. 5. Postępy w paleontologii wniosły znaczący wkład w rozwój idei ewolucyjnych. Pytania przeglądowe i zadania 1. Jaki jest praktyczny system klasyfikacji organizmów żywych? 2. Jaki wkład wniósł K. Linneusz do biologii? 3. Dlaczego system Linneusza nazywany jest sztucznym? 4. Podaj główne założenia teorii ewolucji Lamarcka. 5. Na jakie pytania nie udzielono odpowiedzi w teorii ewolucji Lamarcka? 6. Jaka jest istota zasady korelacji J. Cuviera? Daj przykłady. trzynaście

14 7. Jaka jest różnica między transformizmem a teorią ewolucji? Korzystając ze słownictwa nagłówków „Terminologia” i „Podsumowanie”, przetłumacz na język angielski akapity „Punkty referencyjne”. Terminologia Dla każdego terminu wskazanego w lewej kolumnie należy wybrać odpowiednią definicję podaną w prawej kolumnie w języku rosyjskim i angielskim. Wybierz poprawną definicję dla każdego terminu w lewej kolumnie spośród wariantów angielskich i rosyjskich wymienionych w prawej kolumnie. Pytania do dyskusji Co wiedziano o dzikiej przyrodzie w starożytnym świecie? Jak wytłumaczyć dominację idei niezmienności gatunków w XVIII wieku? Jak Cuvier wyjaśnił dane paleontologiczne dotyczące zmian form zwierząt na Ziemi? Wyjaśnij teorię katastrof Cuviera. Jaki wkład w biologię wniósł J.-B. Lamarcka? czternaście

15 1.2. Przesłanki powstania teorii Karola Darwina Aby w pełni docenić znaczenie rewolucji w naukach biologicznych dokonanej przez Karola Darwina, zwróćmy uwagę na stan nauki i uwarunkowania społeczno-gospodarcze pierwszej połowy XIX wieku, kiedy powstała teoria doboru naturalnego był okresem odkrywania podstawowych praw wszechświata. Do połowy stulecia dokonano wielu ważnych odkryć w naukach przyrodniczych. Francuski naukowiec P. Laplace matematycznie uzasadnił teorię rozwoju Układu Słonecznego I. Kanta (patrz rozdział 2 podręcznika „Biologia ogólna. Stopień 10”). Ideę rozwoju wprowadza do filozofii G. Hegel. A. I. Herzen w swoich „Listach o badaniu natury”, opublikowanych w latach, nakreślił ideę historycznego rozwoju przyrody od ciał nieorganicznych do człowieka. Twierdził, że w naukach przyrodniczych prawdziwymi uogólnieniami mogą być tylko te oparte na zasadzie rozwoju historycznego. Odkryto prawa zachowania energii, ustalono zasadę budowy atomowej pierwiastków chemicznych. W 1861 r. A. M. Butlerov stworzył teorię struktury związków organicznych. Minie trochę czasu i D. I. Mendelejew opublikuje (1869) swój słynny układ okresowy pierwiastków. Takie było środowisko naukowe, w którym pracował Karol Darwin. Rozważ konkretne przesłanki jego nauk. Tło geologiczne. Angielski geolog C. Lyell udowodnił niespójność poglądów Cuviera na temat nagłych katastrof, które zmieniają powierzchnię Ziemi, i uzasadnił odwrotny punkt widzenia: powierzchnia planety zmienia się w sposób ciągły i nie pod wpływem jakichkolwiek sił specjalnych, ale pod wpływem wpływ zwykłych, codziennych czynników wahań temperatury, wiatru, deszczu, fal i żywotnej aktywności organizmów roślinnych i zwierzęcych. Wśród stale działających czynników naturalnych Lyell przypisał trzęsienia ziemi, erupcje wulkanów. Podobne myśli na długo przed Lyellem wyraził M. V. Łomonosow w swojej pracy „Na warstwach ziemi” i Lamarck. Ale Lyell poparł swoje poglądy licznymi i rygorystycznymi dowodami. Teoria Lyella miała wielki wpływ na kształtowanie się światopoglądu Karola Darwina. Osiągnięcia w dziedzinie cytologii i embriologii. W biologii dokonano wielu ważnych odkryć, które okazały się niezgodne z ideami niezmienności natury, braku związku między gatunkami. Teoria komórkowa T. Schwanna wykazała, że ​​budowa wszystkich żywych organizmów opiera się na jednolitym elemencie strukturalnym komórki. Badania nad rozwojem zarodków kręgowców umożliwiły wykrycie łuków skrzelowych i krążenia skrzelowego u zarodków ptaków i ssaków, co sugerowało ideę związku ryb, ptaków, ssaków oraz pochodzenia kręgowców lądowych od przodków prowadzących wodny tryb życia . Rosyjski akademik K. Baer wykazał, że rozwój wszystkich organizmów zaczyna się od jaja i że we wczesnych stadiach rozwoju znajduje się uderzające podobieństwo w budowie zarodków zwierząt należących do różnych klas. Teoria typów opracowana przez J. Cuviera odegrała ważną rolę w rozwoju biologii. Choć J. Cuvier był zagorzałym zwolennikiem niezmienności gatunkowej, ustalone przez niego podobieństwo budowy zwierząt w granicach typu obiektywnie wskazywało na ich możliwy związek i pochodzenie z tego samego korzenia. piętnaście

16 Tak więc w różnych dziedzinach nauk przyrodniczych (geologia, paleontologia, biogeografia, embriologia, anatomia porównawcza, badanie struktury komórkowej organizmów) zebrane przez naukowców materiały zaprzeczały wyobrażeniom o boskim pochodzeniu i niezmienności przyrody. Wielki angielski naukowiec C. Darwin był w stanie poprawnie wyjaśnić wszystkie te fakty, uogólnić je i stworzyć teorię ewolucji Materiał ekspedycyjny C. Darwina Prześledźmy główne etapy ścieżki życia, kształtowanie się światopoglądu Darwina i jego systemu dowód. Charles Robert Darwin urodził się 12 lutego 1809 roku w rodzinie lekarza. Na uniwersytecie studiował najpierw na wydziale medycznym, potem teologicznym i miał zostać księdzem. Jednocześnie wykazywał wielką skłonność do nauk przyrodniczych, lubił geologię, botanikę i zoologię. Po ukończeniu uniwersytetu (1831) Darwinowi zaproponowano posadę przyrodnika na statku Beagle, który wyruszał w podróż dookoła świata w celach badań kartograficznych. Darwin przyjmuje zaproszenie, a pięć lat spędzonych na wyprawie () stało się punktem zwrotnym w jego własnym naukowym losie i historii biologii. Rys Szkielety leniwców w Ameryce Południowej (po prawej współczesny widok, po lewej skamielina) Podczas podróży obserwacje wykonane z wielką precyzją i umiejętnością skłoniły Darwina do zastanowienia się nad przyczynami podobieństw i różnic między gatunkami. Jego głównym znaleziskiem, odkrytym w złożach geologicznych Ameryki Południowej, są szkielety wymarłego olbrzymiego bezzębia, bardzo podobnego do współczesnych pancerników i leniwych 16

17 tsami (ryc. 1.1). Darwin był jeszcze bardziej pod wrażeniem badania składu gatunkowego zwierząt na Wyspach Galapagos. Na tych wulkanicznych wyspach niedawnego pochodzenia Darwin odkrył bliskie gatunki zięb, podobne do gatunków z lądu, ale przystosowane do różnych źródeł pożywienia - twardych nasion, owadów, nektaru kwiatów roślinnych (ryc. 1.2). Absurdem byłoby zakładać, że dla każdej nowo powstającej wyspy wulkanicznej Stwórca tworzy swój własny, specjalny gatunek zwierząt. Rozsądniej jest wyciągnąć inny wniosek: ptaki przybyły na wyspę z lądu i zmieniły się w wyniku adaptacji do nowych warunków życia. Darwin stawia więc pytanie o rolę warunków środowiskowych w specjacji. Darwin zaobserwował podobny obraz u wybrzeży Afryki. Zwierzęta żyjące na Wyspach Zielonego Przylądka, pomimo pewnych podobieństw z gatunkami kontynentalnymi, nadal różnią się od nich istotnymi cechami. Z punktu widzenia tworzenia gatunków Darwin nie potrafił wyjaśnić cech rozwoju opisywanego przez siebie gryzonia tuko-tuko, żyjącego w podziemnych norach i rodzącego widzące młode, które następnie ślepnieje. Ryż Odmiana zięb Darwina na Wyspach Galapagos i okolicach. Kokos (w zależności od rodzaju pożywienia) Te i wiele innych faktów wstrząsnęło wiarą Darwina w tworzenie gatunków. Wracając do Anglii, postawił sobie za zadanie rozwiązanie kwestii pochodzenia gatunków. Punkty odniesienia 1. Szybki rozwój nauk przyrodniczych w XIX wieku. dostarczał coraz większej liczby faktów, które zaprzeczały wyobrażeniom o niezmienności natury. 2. Badanie przyrody Ameryki Południowej i Wysp Galapagos pozwoliło Darwinowi poczynić pierwsze założenia dotyczące mechanizmów zmian gatunkowych. Pytania kontrolne i zadania 1. Jakie dane geologiczne stanowiły warunek wstępny teorii ewolucji Darwina? 2. Opisać przyrodnicze przesłanki do powstania poglądów ewolucyjnych Ch.Darwina. 3. Jakie spostrzeżenia Karola Darwina zachwiały jego wiarą w niezmienność gatunków? Korzystając ze słownictwa nagłówków „Terminologia” i „Podsumowanie”, przetłumacz na język angielski akapity „Punkty referencyjne”. 17

18 1.3. Teoria ewolucyjna Karola Darwina Główne dzieło Karola Darwina „Pochodzenie gatunków za pomocą doboru naturalnego, czyli zachowanie wybranych ras w walce o życie”, które radykalnie zmieniło ideę życia dzikiego, ukazało się w 1859 roku. Wydarzenie to było poprzedzone ponad dwudziestoletnią pracą nad badaniem i zrozumieniem bogatego materiału faktograficznego zebranego zarówno przez samego Karola Darwina, jak i innych naukowców. Doktryna Karola Darwina o sztucznej selekcji Darwin wrócił do Anglii z podróży dookoła świata jako przekonany zwolennik zmienności gatunków pod wpływem warunków siedliskowych. Dane z geologii, paleontologii, embriologii i innych nauk również wskazywały na zmienność świata organicznego. Jednak większość naukowców nie rozpoznała ewolucji: nikt nie zaobserwował przemiany jednego gatunku w inny. Dlatego Darwin skoncentrował swoje wysiłki na odkryciu mechanizmu procesu ewolucyjnego. W tym celu zwrócił się do praktyki rolniczej w Anglii. Do tego czasu w kraju tym wyhodowano 150 ras gołębi, wiele ras psów, bydła, kurcząt itp. Intensywnie prowadzono prace nad selekcją nowych ras zwierząt i odmian roślin uprawnych. Zwolennicy trwałości gatunku przekonywali, że każda odmiana, każda rasa ma specjalnego dzikiego przodka. Darwin udowodnił, że tak nie jest. Wszystkie rasy kur są potomkami dzikich kurczaków bankowych, kaczki domowe od dzikich kaczek krzyżówek, rasy królików od dzikich królików europejskich. Przodkami bydła były dwa rodzaje dzikiego tura, a psy to wilk, a dla niektórych ras prawdopodobnie szakal. Jednocześnie rasy zwierząt i odmiany roślin mogą się bardzo różnić. Rozważ rysunek 1.3. Przedstawia niektóre rasy gołębi domowych. Mają nierówne proporcje ciała, rozmiary, upierzenie itp., chociaż wszystkie pochodzą od tego samego przodka dzikiego gołębia skalnego. Przydatki głowy kogutów są niezwykle zróżnicowane (ryc. 1.4) i są typowe dla każdej rasy. Podobny obraz obserwujemy wśród odmian roślin uprawnych. Bardzo różnią się między sobą np. odmianami kapusty. Z jednego dzikiego gatunku osoba uzyskała kapustę, kalafior, kalarepę, kapustę pastewną, której łodyga przekracza wysokość osoby itp. (patrz rysunek w podręczniku „Biologia ogólna. Klasa 10”). Odmiany roślin i ras zwierząt służą zaspokojeniu potrzeb materialnych lub estetycznych człowieka. Już samo to przekonująco dowodzi, że są stworzone przez człowieka. W jaki sposób człowiek zdobył wiele odmian roślin i ras zwierząt, na jakich wzorach opiera się w swojej pracy? Darwin znalazł odpowiedź na to pytanie, badając metody angielskich rolników. Ich metody opierały się na jednej zasadzie: podczas hodowli zwierząt lub roślin szukali wśród osobników okazów, które nosiły pożądaną cechę w najbardziej uderzającym wyrazie i pozostawiały do ​​rozmnażania tylko takie organizmy. Jeśli np. zadaniem jest zwiększenie plonu pszenicy, hodowca wybiera z ogromnej masy roślin kilka najlepszych okazów o największej liczbie kłosków. W następnym roku wysiewa się ziarna tylko tych roślin, a wśród nich ponownie znajdują się organizmy o największej liczbie kłosków. Trwa to przez kilka lat, w wyniku czego pojawia się nowa odmiana pszenicy wielousznej. osiemnaście

19 ras gołębi domowych: 1 gołębi pocztowy, 2 dzikie gołębie, 3 jakobiny, 4 sowy gołębie, 5 maskonurów, 6 kubków, 7 trąbek, 8 kędzierzawych cech gołębi w organizmach oraz selekcja przez człowieka takich zmian, które najbardziej odbiegają w kierunek, którego pragnie. W ciągu wielu pokoleń takie zmiany kumulują się i stają się stabilną cechą rasy lub odmiany. Dla doboru liczy się tylko indywidualna, nieokreślona (dziedziczna) zmienność. Ponieważ mutacje są rzadkie, sztuczna selekcja może być skuteczna tylko wtedy, gdy jest przeprowadzana wśród dużej liczby osobników. Zdarzają się również przypadki, gdy pojedyncza duża mutacja prowadzi do pojawienia się nowej rasy. W ten sposób pojawiła się rasa Ancona składająca się z owiec krótkonogich, jamników, kaczek z haczykowatym dziobem i niektórych odmian roślin. Osobniki o dramatycznie zmienionych cechach zostały uratowane i wykorzystane do stworzenia nowej rasy. W konsekwencji sztuczna selekcja rozumiana jest jako proces tworzenia nowych ras zwierząt i odmian roślin uprawnych poprzez systematyczną konserwację i rozmnażanie osobników o określonych cechach i właściwościach, które są cenne dla człowieka w ciągu wielu pokoleń. Darwin zidentyfikował dwie formy sztucznej selekcji, świadomą lub metodyczną oraz nieświadomą. dobór metodologiczny. Świadoma selekcja polega na tym, że hodowca stawia sobie określone zadanie i dokonuje selekcji według jednej lub dwóch cech. Takie podejście pozwala osiągnąć wielki sukces. Darwin podaje przykład szybkiej hodowli nowych ras. Kiedy postawiono zadanie obrócenia wiszącego herbu hiszpańskiej 19

20 kogutów w jednym stojącym, po pięciu latach uzyskano zamierzoną formę. Kurczaki z „brodami” zostały wyhodowane po sześciu latach. Możliwości sztucznej selekcji w zmianie i przekształceniu struktury i właściwości są niezwykle duże. Na przykład krowa półdzika daje l mleka rocznie, a pojedyncze osobniki współczesnych ras mlecznych do l. W Merino liczba włosów na jednostkę powierzchni jest prawie 10 razy większa niż u owiec niekrewniaczych. Istnieją bardzo duże różnice w budowie ciała u różnych ras psów - chartów, buldogów, bernardynów, pudli czy szpiców. Ryc. Przydatki głowy u kogutów różnych ras Warunki powodzenia metodycznej sztucznej selekcji dużej początkowej liczby osobników. Taka selekcja jest niemożliwa przy drobnej (chłopskiej) produkcji rolniczej. Nie można wyhodować nowej rasy, jeśli w gospodarstwie jest 12 koni lub kilka owiec. Tak więc badanie metod selekcji stosowanych w wielkoskalowym rolnictwie kapitalistycznym w Anglii w XIX wieku pozwoliło Darwinowi sformułować zasadę sztucznej selekcji i wykorzystać tę zasadę do wyjaśnienia nie tylko przyczyny doskonalenia form, ale także ich różnorodności . 20

21 Jednak zwierzęta domowe, tak różne od swoich dzikich przodków, sięgają czasów człowieka prehistorycznego, na długo przed świadomym zastosowaniem selektywnej hodowli. Jak to się stało? Według Darwina w procesie oswajania dzikich zwierząt człowiek dokonał prymitywnej formy sztucznej selekcji, którą nazwał nieświadomością. nieświadomy wybór. Taka selekcja nazywana jest nieświadomą w tym sensie, że dana osoba nie postawiła sobie za cel wyhodowania żadnej konkretnej rasy lub odmiany. Na przykład najgorsze zwierzęta były zabijane i zjadane w pierwszej kolejności, podczas gdy te najcenniejsze zostały zachowane (bardziej mleczna krowa, dobrze ułożony kurczak itp.). Darwin przytacza przykład mieszkańców Ziemi Ognistej, którzy podczas głodu jedzą psy, koty gorzej łapią wydry i starają się za wszelką cenę zatrzymać najlepsze psy. Dobór nieświadomy nadal istnieje w gospodarce chłopskiej, ale jego wpływ na wzrost różnorodności zwierząt domowych i roślin uprawnych objawia się znacznie wolniej. C. Darwin nie miał okazji podać przykładów udomowienia dzikich zwierząt poprzez sztuczną selekcję prowadzoną eksperymentalnie. Takie przykłady są dzisiaj. Rosyjski naukowiec, akademik D.K. Belyaev, pracując z lisami srebrno-czarnymi wyhodowanymi w niewoli (rodzina psów), odkrył interesujące zjawisko. Zwierzęta bardzo różniły się zachowaniem i reakcją na ludzi. D.K. Belyaev wyróżnił wśród nich trzy grupy: agresywne, dążące do ataku na osobę, tchórzliwie agresywne, bojące się osoby i jednocześnie chcące go zaatakować oraz stosunkowo spokojne z wyraźnym instynktem eksploracyjnym. Wśród tej ostatniej grupy naukowiec przeprowadził selekcję według reakcji behawioralnych: pozostawił do hodowli zwierzęta spokojniejsze, w których zainteresowanie środowiskiem przeważało nad reakcją strachu i ochrony. W wyniku selekcji prowadzonej przez kilka pokoleń udało się uzyskać osobniki zachowujące się jak psy domowe: łatwo nawiązywały kontakt z człowiekiem, cieszyły się czułością itp., ogon był zgięty w haczyk (jak psy syberyjskie), Na czole pojawiła się gwiazdka, tak charakterystyczna dla psów domowych (nierasowych). Jeśli dzikie lisy rozmnażają się raz w roku, to dwa razy udomowione. Niektóre inne funkcje również uległy zmianie. W opisywanym przykładzie stwierdzono związek między zmianami w budowie a zachowaniem zwierząt. Darwin zauważył taką zależność i nazwał ją korelacyjną lub korelacyjną zmiennością. Na przykład rozwój rogów u owiec i kóz łączy się z długością sierści. Bezrogie zwierzęta mają krótką sierść. Psy ras bezwłosych zwykle mają odchylenia w budowie zębów. Rozwój grzebienia na głowie kur i gęsi łączy się ze zmianą czaszki. U kotów pigmentacja sierści związana jest z funkcjonowaniem zmysłów: białe, niebieskookie koty są zawsze głuche. Zmienność korelacyjna opiera się na plejotropowym (wielokrotnym) działaniu genów. Punkty odniesienia 1. Ch.Darwin wyróżnił dwie główne formy doboru sztucznego: metodyczną i nieświadomą. 2. Osiągnięcia rolnictwa w Anglii w XIX wieku. w dziedzinie hodowli liczne rasy zwierząt domowych i odmiany roślin posłużyły C. Darwinowi jako model procesów zachodzących w przyrodzie. 3. Produkcja rolna na dużą skalę w Anglii jest uważana za społeczno-ekonomiczny warunek wstępny dla teorii Karola Darwina. 21

22 Pytania kontrolne i przydziałowe 1. Jak Karol Darwin rozwiązał pytanie o przodków zwierząt domowych? 2. Podaj przykłady różnorodności ras zwierząt domowych i odmian roślin uprawnych. Co wyjaśnia tę różnorodność? 3. Jaka jest główna metoda hodowli nowych odmian i ras? 4. Jak zmienia się struktura i zachowanie zwierząt w procesie udomowienia? Daj przykłady. Korzystając ze słownika nagłówków „Terminologia” i „Podsumowanie”, przetłumacz na język angielski akapity „Punktów odniesienia” Doktryna doboru naturalnego Ch.Darwina Dobór sztuczny, czyli zachowanie osobników z cechami przydatnymi do reprodukcji i eliminacji ze wszystkich innych jest wykonywana przez osobę, która stawia sobie określone zadania. Cechy nagromadzone przez sztuczną selekcję są korzystne dla ludzi, ale niekoniecznie dla zwierząt. Darwin zasugerował, że w przyrodzie cechy przydatne tylko dla organizmów i gatunku jako całości kumulują się w podobny sposób, w wyniku czego powstają gatunki i odmiany. W tym przypadku konieczne było ustalenie obecności niepewnej zmienności osobniczej u dzikich zwierząt i roślin. Ponadto konieczne było udowodnienie istnienia w przyrodzie pewnego rodzaju czynnika kierującego, działającego podobnie do woli człowieka w procesie sztucznej selekcji. Ogólna zmienność osobnicza i nadmiar potomstwa. Darwin wykazał, że u przedstawicieli dzikich gatunków zwierząt i roślin zmienność osobnicza jest bardzo szeroko reprezentowana. Odchylenia indywidualne mogą być korzystne, neutralne lub szkodliwe dla organizmu. Czy wszystkie osobniki zostawiają potomstwo? Jeśli nie, jakie czynniki sprawiają, że jednostki mają użyteczne cechy, a eliminują wszystkie inne? Darwin zwrócił się do analizy reprodukcji organizmów. Wszystkie organizmy pozostawiają znaczące, czasem bardzo liczne potomstwo. Jeden osobnik śledzia składa średnio około 40 tys. jaj, jesiotr 2 mln, żaby do 10 tys. Na jednej roślinie maku dojrzewa do tysiąca nasion rocznie. Nawet wolno rozmnażające się zwierzęta mają potencjał pozostawienia ogromnej liczby potomstwa. Samice słoni rodzą dzieci w wieku od 30 do 90 lat. Od 60 lat rodzą średnio 6 słoni. Obliczenia pokazują, że nawet przy tak niskim tempie rozrodu, po 750 latach potomstwo jednej pary słoni miałoby 19 milionów osobników. Na podstawie tych i wielu innych przykładów Darwin dochodzi do wniosku, że w naturze każdy rodzaj zwierząt i roślin ma tendencję do rozmnażania się wykładniczo. Jednocześnie liczba dorosłych osobników każdego gatunku pozostaje względnie stała. Każda para organizmów wydaje o wiele więcej potomstwa, niż przeżywa do dorosłości. Dlatego większość organizmów, które się rodzą, umiera przed osiągnięciem dojrzałości płciowej. Przyczyny śmierci są zróżnicowane: brak pożywienia z powodu konkurencji z przedstawicielami własnego gatunku, atak wrogów, wpływ niekorzystnych fizycznych czynników środowiskowych suszy, silne mrozy, wysokie temperatury itp. To implikuje drugi wniosek Darwina : w naturze trwa ciągła walka o byt. Termin ten należy rozumieć szeroko, jako każdą zależność organizmów od całego kompleksu warunków otaczającej go przyrody ożywionej. Innymi słowy, walka o byt to zestaw różnorodnych i złożonych relacji, które istnieją między organizmami a warunkami środowiskowymi. Kiedy lew zabiera zdobycz hienie, 22

24 budowana jest struktura genetyczna gatunku, dzięki rozmnażaniu, nowe cechy są szeroko rozpowszechnione, pojawia się nowy gatunek. W konsekwencji zmiany gatunkowe w procesie adaptacji do warunków środowiskowych. Siłą napędową zmian gatunkowych, czyli ewolucji, jest dobór naturalny. Materiałem do selekcji jest zmienność dziedziczna (nieokreślona, ​​indywidualna, mutacyjna). Zmienność wynikająca z bezpośredniego wpływu środowiska zewnętrznego na organizmy (grupa, modyfikacja) nie ma znaczenia dla ewolucji, ponieważ nie jest dziedziczona. Powstawanie nowych gatunków. Pojawienie się nowych gatunków Darwin wyobrażał sobie jako długi proces akumulacji pożytecznych zmian osobniczych, rosnących z pokolenia na pokolenie. Dlaczego to się dzieje? Zasoby życia (żywność, lęgowiska itp.) są zawsze ograniczone. Dlatego najbardziej zaciekła walka o byt toczy się między najbardziej podobnymi osobnikami. Wręcz przeciwnie, identycznych potrzeb między osobnikami tego samego gatunku jest mniej, a konkurencja jest słabsza. Dlatego też niepodobne osobniki mają przewagę w pozostawianiu potomstwa. Z każdym pokoleniem różnice stają się coraz bardziej wyraźne, a formy pośrednie, które są do siebie podobne, zanikają. Tak więc z jednego gatunku powstają dwa lub więcej. Zjawisko rozbieżności znaków, prowadzące do specjacji, Darwin nazwał dywergencją (od łac. divergo odbiegam, odchodzę). Darwin ilustruje koncepcję dywergencji przykładami znalezionymi w przyrodzie. Rywalizacja między czworonożnymi drapieżnikami doprowadziła do tego, że niektóre z nich przerzuciły się na żerowanie na padlinie, inne przeniosły się na nowe siedliska, niektóre nawet zmieniły swoje siedlisko i zaczęły żyć w wodzie lub na drzewach itp. spowodowane nierównymi warunkami środowiskowymi środowiska w różnych regionach terytorium zajmowanego przez gatunek. Na przykład dwie grupy osobników gatunku będą zatem kumulować różne zmiany. Następuje proces rozbieżności znaków. Po określonej liczbie pokoleń takie grupy stają się odmianami, a następnie gatunkami. W eksperymencie można zaobserwować działanie doboru naturalnego. W naszym kraju modliszka jest dużym drapieżnym owadem (długość ciała samic sięga mm), żywiącym się różnymi drobnymi owadami, mszycami, pluskwami ​​i muchami. Kolor różnych osobników tego gatunku jest zielony, żółty i brązowy. Zielone modliszki można znaleźć wśród traw i krzewów, brązowe na roślinach, które wypalają się od słońca. Nielosowość takiego rozmieszczenia zwierząt została udowodniona przez naukowców w eksperymencie na wyblakłym, brązowym obszarze oczyszczonym z trawy. Modliszki wszystkich trzech kolorów były przywiązane do kołków na platformie. Podczas eksperymentu ptaki zniszczyły 60% żółtej, 55% zielonej i tylko 20% brązowej modliszki, której kolor ciała pokrywał się z kolorem tła. Podobne eksperymenty przeprowadzono na poczwarkach motyla ulowego. Jeśli kolor poczwarki nie pasował do koloru tła, ptaki niszczyły znacznie więcej poczwarek niż gdyby tło pasowało do koloru. Ptactwo wodne w basenie łowi głównie ryby, których kolor nie pasuje do koloru dna. Ważne jest, aby pamiętać, że nie jest to pojedyncza cecha, która ma znaczenie dla przetrwania, ale zespół cech. W tym samym eksperymencie z modliszkami, który jest bardzo prosty w porównaniu do rzeczywistych warunków naturalnych, wśród brązowych osobników chronionych kolorem ciała ptaki dziobały niespokojne, aktywnie poruszające się owady. Spokojne, siedzące modliszki unikały ataku. Jeden i ten sam znak, w zależności od warunków otoczenia, może przyczynić się do przetrwania lub wręcz przeciwnie, przyciągnąć uwagę wrogów. Rysunek 1.5 przedstawia dwie formy motyla brzozowego. Jasna forma jest ledwo zauważalna na jasnych pniach i drzewach porośniętych porostami, natomiast forma zmutowana jest ciemna24

25 namalowana forma jest na nich wyraźnie widoczna (A). Ciemne motyle są dziobane głównie przez ptaki. Sytuacja zmienia się w pobliżu zakładów przemysłowych: sadza pokrywająca pnie drzew tworzy ochronne tło dla mutantów, podczas gdy jasny motyl jest wyraźnie widoczny (B). Mutacje i procesy płciowe tworzą genetyczną heterogeniczność w obrębie gatunku. Ich działanie, jak widać na powyższych przykładach, jest bezkierunkowe. Z drugiej strony ewolucja jest procesem ukierunkowanym, związanym z rozwojem adaptacji, ponieważ struktura i funkcje zwierząt i roślin stają się coraz bardziej złożone. Jest tylko jeden ukierunkowany ewolucyjny czynnik doboru naturalnego. Selekcji mogą podlegać pojedyncze osoby lub całe grupy. W każdym razie selekcja zachowuje organizmy najlepiej przystosowane do danego środowiska. Dość często dobór zachowuje cechy i właściwości, które są niekorzystne dla jednostki, ale przydatne dla grupy osobników lub gatunku jako całości. Przykładem takiego urządzenia jest ząbkowane żądło pszczoły. Pszczoła żądła pozostawia żądło w ciele wroga i umiera, ale śmierć osobnika przyczynia się do zachowania rodziny pszczół. Rycina Formy ćmy Czynnikami doboru są warunki środowiska zewnętrznego, a dokładniej cały zespół abiotycznych i biotycznych warunków środowiskowych. W zależności od tych warunków dobór działa w różnych kierunkach i prowadzi do nierównych wyników ewolucyjnych. Obecnie istnieje kilka form doboru naturalnego, z których tylko główne zostaną omówione poniżej. Darwin wykazał, że zasada doboru naturalnego wyjaśnia pojawienie się wszystkich, bez wyjątku, głównych cech świata organicznego: od znaków charakterystycznych dla dużych systematycznych grup organizmów żywych po małe adaptacje. Teoria Darwina zakończyła długie poszukiwania przyrodników, którzy próbowali znaleźć wyjaśnienie wielu podobieństw obserwowanych w organizmach należących do różnych gatunków. Darwin wyjaśnił to podobieństwo pokrewieństwem i pokazał, jak przebiega formowanie się nowych gatunków, jak przebiega ewolucja. Z ogólnego teoretycznego punktu widzenia najważniejszą rzeczą w nauczaniu Darwina jest idea rozwoju żywej przyrody, która sprzeciwia się idei zamrożonego, niezmiennego świata. Uznanie nauk Darwina było punktem zwrotnym w historii nauk biologicznych. Nowe światło nabrały fakty zgromadzone w przeddarwinowskim okresie rozwoju biologii. Pojawiły się nowe trendy w biologii: embriologia ewolucyjna, paleontologia ewolucyjna itp. 25

26 Doktryna Darwina służy jako naturalna podstawa naukowa do zrozumienia biologicznych mechanizmów rozwoju życia na Ziemi. W nauce powszechnie przyjmuje się materialistyczne wyjaśnienie celowości budowy organizmów żywych, pochodzenia i różnorodności gatunków. Dzieło Darwina było jednym z największych osiągnięć nauk przyrodniczych XIX wieku. Punkty odniesienia 1. Osobniki dowolnego gatunku charakteryzują się uniwersalną (dziedziczną) zmiennością osobniczą. 2. Liczba potomstwa w każdym gatunku organizmów jest bardzo duża, a zasoby pokarmowe zawsze ograniczone. Pytania przeglądowe i zadania 1. Czym jest dobór naturalny? 2. Jaka jest walka o byt? Jakie są jego formy? 3. Jaka forma walki o byt jest najbardziej intensywna i dlaczego? Korzystając ze słownictwa nagłówków „Terminologia” i „Podsumowanie”, przetłumacz na język angielski akapity „Punkty referencyjne”. Pytania do dyskusji Przypomnij sobie materiał z poprzednich rozdziałów. Jakie procesy zachodzące w przyrodzie zmniejszają intensywność wewnątrzgatunkowej walki o byt? Jakie jest biologiczne znaczenie tego zjawiska? Jakie są Pana zdaniem biologiczne przyczyny zachowania życia osobników wykluczonych z reprodukcji? 1.4. Współczesne idee dotyczące mechanizmów i wzorców ewolucji. Mikroewolucja ewolucyjna teoria Ch.Darwina opiera się na idei gatunku. Czym jest gatunek i jak realne jest jego istnienie w przyrodzie? Pogląd. Kryteria i budowa Gatunek to zbiór osobników o podobnej budowie, o wspólnym pochodzeniu, swobodnie krzyżujących się ze sobą i dających płodne potomstwo. Wszystkie osobniki tego samego gatunku mają ten sam kariotyp, podobne zachowanie i zajmują określony obszar (obszar dystrybucji). Jedną z ważnych cech gatunku jest jego izolacja reprodukcyjna, czyli istnienie mechanizmów zapobiegających napływowi genów z zewnątrz. Ochrona puli genowej danego gatunku przed napływem genów z innych gatunków, także blisko spokrewnionych, osiągana jest na różne sposoby. Czas reprodukcji u blisko spokrewnionych gatunków może się nie pokrywać. Jeśli daty są takie same, miejsca lęgowe nie pasują. Na przykład samice jednego gatunku żab odbywają tarło wzdłuż brzegów rzek, drugiego gatunku w kałużach. W takim przypadku wykluczone jest przypadkowe zapłodnienie jaj przez samce innego gatunku. Wiele gatunków zwierząt ma ścisły rytuał godowy. Jeśli jeden z potencjalnych partnerów do przekroczenia rytuału zachowania odbiega od gatunku, kojarzenie się nie występuje. Jeśli dojdzie do kojarzenia, plemniki samca innego gatunku nie będą w stanie przeniknąć do komórki jajowej, a komórki jajowe nie zostaną zapłodnione26

27 pośpiechu. Preferowane źródła pokarmu służą również jako czynnik izolacyjny: osobniki żerują w różnych biotopach, a prawdopodobieństwo krzyżowania się między nimi maleje. Ale czasami (przy krzyżowaniu międzygatunkowym) występuje nawożenie. W tym przypadku powstałe hybrydy albo charakteryzują się zmniejszoną żywotnością, albo są bezpłodne i nie dają potomstwa. Znanym przykładem muła jest hybryda konia i osła. Będąc całkiem żywotnym, muł jest bezpłodny z powodu naruszenia mejozy: niehomologiczne chromosomy nie ulegają koniugacji. Wymienione mechanizmy uniemożliwiające wymianę genów między gatunkami nie są równie skuteczne, ale w połączeniu w warunkach naturalnych tworzą nieprzeniknioną izolację genetyczną między gatunkami. W konsekwencji gatunek jest prawdziwą, genetycznie niepodzielną jednostką świata organicznego. Każdy gatunek zajmuje mniej lub bardziej rozległy zasięg (od obszaru łacińskiego, przestrzeni). Czasami jest stosunkowo niewielki: dla gatunków żyjących na Bajkale ogranicza się do tego jeziora. W innych przypadkach zasięg gatunku obejmuje rozległe terytoria. Tak więc czarna wrona jest prawie wszechobecna w Europie Zachodniej. Europę wschodnią i zachodnią Syberię zamieszkuje inny gatunek wrony szarej. Istnienie pewnych granic rozmieszczenia gatunku nie oznacza, że ​​wszystkie osobniki swobodnie poruszają się w obrębie zasięgu. Stopień mobilności osobników wyraża się odległością, na jaką zwierzę może się poruszać, czyli promieniem indywidualnej aktywności. W roślinach promień ten jest określony przez odległość, na jaką mogą rozprzestrzenić się pyłek, nasiona lub części wegetatywne, które mogą dać początek nowej roślinie. Dla ślimaka winogronowego promień działania wynosi kilkadziesiąt metrów, dla renifera ponad sto kilometrów, dla piżmaka kilkaset metrów. Ze względu na ograniczony zasięg działania norniki leśne żyjące w jednym lesie mają niewielkie szanse na spotkanie w okresie lęgowym z nornikami leśnymi zamieszkującymi sąsiedni las. Żaby trawne tarła w jednym jeziorze są izolowane od żab innego jeziora, położonego kilka kilometrów od pierwszego. W obu przypadkach izolacja nie jest kompletna, ponieważ poszczególne norniki i żaby mogą migrować z jednego siedliska do drugiego. Osobniki dowolnego gatunku są nierównomiernie rozmieszczone w obrębie gatunku. Obszary o stosunkowo dużej gęstości zaludnienia przeplatają się z obszarami, na których liczebność gatunku jest niewielka lub w ogóle nie ma osobników tego gatunku. Dlatego gatunek jest uważany za zbiór poszczególnych grup populacji organizmów. Populacja to zbiór osobników danego gatunku zajmujących określony obszar terytorium w zasięgu gatunku, swobodnie krzyżujących się ze sobą i częściowo lub całkowicie odizolowanych od innych populacji. W rzeczywistości gatunek istnieje w formie populacji. Pula genowa gatunku jest reprezentowana przez pule genowe populacji. Populacja jest podstawową jednostką ewolucji. Punkty odniesienia 1. Gatunek jest żywą, elementarną jednostką żywej przyrody. 2. Podstawą istnienia gatunku jako jednostki genetycznej przyrody ożywionej jest jego izolacja reprodukcyjna. 3. Zdecydowana większość gatunków organizmów żywych składa się z odrębnych populacji. 4. Populacja, zgodnie ze współczesnymi koncepcjami, jest elementarną jednostką ewolucyjną. Pytania do przeglądu i zadania 1. Zdefiniuj gatunek. 27

28 2. Opisać, jakie mechanizmy biologiczne uniemożliwiają wymianę genów między gatunkami. 3. Jaki jest powód niepłodności mieszańców międzygatunkowych? 4. Jaki jest zasięg gatunków? 5. Jaki jest promień indywidualnej aktywności organizmów? Podaj przykłady indywidualnego promienia aktywności roślin i zwierząt. 6. Co to jest populacja? Podaj definicję. Korzystając ze słownictwa rozdziałów „Terminologia” i „Podsumowanie”, przetłumacz na język angielski akapity „Punktów odniesienia”. Ewolucyjna rola mutacji Poprzez badanie procesów genetycznych w populacji organizmów żywych, teoria ewolucji była dalej rozwijana. Wielki wkład w genetykę populacji wniósł rosyjski naukowiec S. S. Chetverikov. Zwrócił uwagę na nasycenie naturalnych populacji mutacjami recesywnymi, a także na fluktuacje częstości genów w populacjach w zależności od działania czynników środowiskowych i uzasadnił tezę, że te dwa zjawiska są kluczem do zrozumienia procesów ewolucyjnych. Rzeczywiście, proces mutacji jest stale działającym źródłem dziedzicznej zmienności. Geny mutują z określoną częstotliwością. Szacuje się, że średnio jedna gameta na 100 tys. 1 miliona gamet niesie nowo powstałą mutację w określonym locus. Ponieważ wiele genów mutuje jednocześnie, % gamet nosi jeden lub inny zmutowany allel. Dlatego naturalne populacje są nasycone szeroką gamą mutacji. Ze względu na kombinacyjną zmienność mutacje mogą być szeroko rozpowszechnione w populacjach. Większość organizmów jest heterozygotyczna dla wielu genów. Można przypuszczać, że w wyniku rozmnażania płciowego organizmy homozygotyczne będą stale hodowane wśród potomstwa, a odsetek heterozygot powinien systematycznie spadać. Tak się jednak nie dzieje. Faktem jest, że w zdecydowanej większości przypadków organizmy heterozygotyczne są lepiej przystosowane do warunków istnienia niż organizmy homozygotyczne. Wróćmy do przykładu motyla ćmy brzozowej. Wydawałoby się, że motyle jasne, homozygotyczne pod względem allelu recesywnego (aa), żyjące w lesie z ciemnymi pniami drzew, powinny być szybko niszczone przez wrogów, a motyle ciemne, homozygotyczne pod względem allelu dominującego (AA) powinny stać się tworzą się tylko w tych warunkach życia. Ale przez długi czas w zadymionych lasach południowej Anglii stale znajdują się jasne motyle ćmy. Okazało się, że gąsienice homozygotyczne pod względem dominującego allelu nie trawią pokrytych sadzą i sadzą liści brzozy, podczas gdy gąsienice heterozygotyczne znacznie lepiej rosną na tym pokarmie. Dlatego większa elastyczność biochemiczna organizmów heterozygotycznych prowadzi do ich lepszego przeżycia, a selekcja działa na korzyść heterozygot. Tak więc, chociaż większość mutacji w tych specyficznych warunkach jest szkodliwa, aw stanie homozygotycznym mutacje mają tendencję do zmniejszania żywotności osobników, utrzymują się w populacjach dzięki selekcji na korzyść heterozygot. Aby zrozumieć przemiany ewolucyjne, należy pamiętać, że mutacje, które są szkodliwe w jednym środowisku, mogą zwiększać żywotność w innych warunkach środowiskowych. Oprócz powyższych przykładów można wskazać następujące. Mutacja, która powoduje niedorozwój lub całkowity brak skrzydeł u owadów, jest z pewnością szkodliwa w normalnych warunkach i jest bezskrzydłowa.

29 Leżące osobniki są szybko zastępowane normalnymi. Ale na wyspach oceanicznych i przełęczach górskich, gdzie wieją silne wiatry, takie owady mają przewagę nad osobnikami z normalnie rozwiniętymi skrzydłami. Proces mutacji jest więc źródłem rezerwy dziedzicznej zmienności populacji. Utrzymując wysoki stopień różnorodności genetycznej w populacjach, stanowi podstawę działania doboru naturalnego. Punkty odniesienia 1. W populacjach rzeczywistych proces mutacji postępuje w sposób ciągły, prowadząc do pojawienia się nowych wariantów genów i odpowiednio cech. 2. Mutacje są stałym źródłem dziedzicznej zmienności. Pytania do powtórzenia i zadania 1. Jakie wzorce genetyczne populacji ujawnił rosyjski biolog S.S. Chetverikov? 2. Jaka jest częstość mutacji jednego konkretnego genu w naturalnych warunkach istnienia osobników? Posługując się słownictwem rubryk „Terminologia” i „Podsumowanie”, przetłumacz na język angielski akapity „Punktów referencyjnych” Stabilność genetyczna populacji Analizując procesy zachodzące w populacji swobodnie krzyżującej się, angielski naukowiec K. Pearson w 1904 r. ustalił istnienie wzorów, które opisują jego strukturę genetyczną. Uogólnienie to, zwane prawem stabilizującego krzyżowania (prawo Pearsona), można sformułować w następujący sposób: w warunkach swobodnego krzyżowania, dla dowolnego początkowego stosunku liczby homozygotycznych i heterozygotycznych form rodzicielskich, w wyniku pierwszego krzyżowania, stan równowagi jest ustalana w populacji, jeśli początkowe częstości alleli są takie same dla obu pięter. W konsekwencji, niezależnie od struktury genotypowej populacji, czyli niezależnie od stanu wyjściowego, już w pierwszym pokoleniu uzyskanym z krzyżowania swobodnego ustala się stan równowagi populacji, opisany prostym wzorem matematycznym. To ważne dla genetyki populacyjnej prawo zostało sformułowane w 1908 r. niezależnie przez matematyka G. Hardy'ego w Anglii i lekarza W. Weinberga w Niemczech. Zgodnie z tym prawem częstość występowania organizmów homozygotycznych i heterozygotycznych w warunkach swobodnego krzyżowania przy braku presji selekcyjnej i innych czynników (mutacje, migracje, dryf genów itp.) pozostaje stała, tj. znajduje się w stanie równowagi. W najprostszej postaci prawo opisuje wzór: p2aa + 2pqAa + q2aa \u003d I, gdzie p to częstotliwość występowania genu A, q to częstotliwość występowania allelu a w procentach. Należy zauważyć, że prawo Hardy'ego-Weinberga, podobnie jak inne prawidłowości genetyczne oparte na Mendlowskiej zasadzie losowej kombinacji, jest matematycznie dokładnie spełnione dla nieskończenie dużej populacji. W praktyce oznacza to, że populacje o liczebności poniżej pewnej wartości minimalnej nie spełniają wymagań prawa Hardy'ego-Weinberga. 29

30 Rosyjski naukowiec S. S. Chetverikov wystawił ocenę swobodnego krzyżowania, wskazując, że sama w sobie zawiera aparat, który stabilizuje częstości genotypów w danej populacji. W wyniku swobodnego krzyżowania następuje stałe utrzymywanie równowagi częstości genotypowych w populacji. Zaburzenie równowagi jest zwykle związane z działaniem sił zewnętrznych i jest obserwowane tylko tak długo, jak siły te wywierają wpływ. S. S. Chetverikov uważał, że gatunek, podobnie jak gąbka, często absorbuje mutacje w stanie heterozygotycznym, jednocześnie pozostając fenotypowo jednorodnym. Jeśli częstości genotypów w populacji różnią się znacznie od tych obliczonych za pomocą wzoru Hardy'ego-Weinberga, można argumentować, że populacja ta nie znajduje się w stanie równowagi populacyjnej i istnieją powody, dla których nie jest to możliwe. Rozważmy je bardziej szczegółowo Procesy genetyczne w populacjach W różnych populacjach tego samego gatunku częstość występowania zmutowanych genów nie jest taka sama. Praktycznie nie ma dwóch populacji o dokładnie takiej samej częstości występowania cech mutantów. Różnice te mogą wynikać z faktu, że populacje żyją w nierównych warunkach środowiskowych. Ukierunkowana zmiana częstotliwości występowania genów w populacjach wynika z działania doboru naturalnego. Ale nawet blisko położone, sąsiednie populacje mogą różnić się od siebie tak samo znacząco, jak te położone daleko. Tłumaczy się to tym, że w populacjach szereg procesów prowadzi do niekierowanej losowej zmiany częstości występowania genów, czyli inaczej mówiąc ich struktury genetycznej. Na przykład podczas migracji zwierząt lub roślin niewielka część pierwotnej populacji osiedla się w nowym siedlisku. Pula genów nowo utworzonej populacji jest nieuchronnie mniejsza niż pula genów populacji rodzicielskiej, a częstość genów w niej będzie się znacznie różnić od częstości genów populacji pierwotnej. Geny, dotychczas rzadkie, szybko rozprzestrzeniają się wśród członków nowej populacji poprzez rozmnażanie płciowe. Jednocześnie rozpowszechnione geny mogą być nieobecne, jeśli nie znajdowały się w genotypie założycieli nowej populacji. Inny przykład. Klęski żywiołowe - pożary lasów lub stepów, powodzie itp. - powodują masową masową śmierć organizmów żywych, zwłaszcza form nieaktywnych (roślin, mięczaków, gadów, płazów itp.). Osoby, które uniknęły śmierci, pozostają przy życiu dzięki czystemu przypadkowi. W populacji, która doświadczyła katastrofalnego spadku liczebności, częstość alleli będzie inna niż w populacji pierwotnej. Po spadku liczebności rozpoczyna się reprodukcja masowa, której początek podaje pozostała niewielka grupa. Skład genetyczny tej grupy określi strukturę genetyczną całej populacji w okresie jej świetności. W takim przypadku niektóre mutacje mogą całkowicie zniknąć, podczas gdy koncentracja innych może przypadkowo gwałtownie wzrosnąć. W biocenozach często obserwuje się okresowe wahania liczby populacji związane z relacjami typu „drapieżnik-ofiara”. Zwiększona reprodukcja obiektów będących ofiarami drapieżników na podstawie wzrostu zasobów pokarmowych prowadzi z kolei do zwiększonej reprodukcji drapieżników. Wzrost liczebności drapieżników powoduje masowe wyniszczenie ich ofiar. Brak zasobów pokarmowych prowadzi do zmniejszenia liczebności drapieżników (ryc. 1.6) i przywrócenia liczebności populacji ofiar. Te fluktuacje populacyjne („fale populacyjne”) zmieniają częstotliwość genów w populacjach, co jest ich znaczeniem ewolucyjnym. trzydzieści

31 Ryc. Wahania liczebności osobników w populacji drapieżników i ofiar. Linia przerywana: ryś, wilk B, lis C; linia ciągła: zając górski Zmiany częstości genów w populacjach spowodowane są również ograniczeniem wymiany genów między nimi w wyniku izolacji przestrzennej (geograficznej). Rzeki stanowią barierę dla gatunków lądowych, góry i wyżyny izolują populacje nizinne. Każda z izolowanych populacji ma specyficzne cechy związane z warunkami życia. Ważną konsekwencją izolacji jest blisko spokrewnione krzyżowanie (chów wsobny). W wyniku chowu wsobnego allele recesywne, rozprzestrzeniające się w populacji, pojawiają się w stanie homozygotycznym, co zmniejsza żywotność organizmów. W populacjach ludzkich izolaty o wysokim stopniu chowu wsobnego występują na obszarach górskich, na wyspach. Izolacja niektórych grup ludności z powodów kastowych, religijnych, rasowych i innych nadal miała swoje znaczenie. Ewolucyjne znaczenie różnych form izolacji polega na utrwalaniu i wzmacnianiu różnic genetycznych między populacjami oraz na tym, że podzielone części populacji lub gatunku podlegają nierównej presji selekcyjnej. Tak więc zmiany w częstości występowania genów wywołane różnymi czynnikami środowiskowymi stanowią podstawę do powstania różnic między populacjami, a następnie determinują ich transformację w nowe gatunki. Dlatego zmiany w populacjach w toku doboru naturalnego nazywamy mikroewolucją. Punkty odniesienia 1. W przyrodzie często występują gwałtowne wahania liczby osobników związane z masową masową śmiercią organizmów. 2. Genotypy losowo zachowanych osobników determinują pulę genów nowej populacji w okresie jej świetności. Pytania kontrolne i zadania 1. Sformułuj prawo Hardy'ego-Weinberga. 2. Jakie procesy prowadzą do zmiany częstości występowania genów w populacjach? 3. Dlaczego różne populacje tego samego gatunku różnią się częstotliwością występowania genów? 4. Czym jest mikroewolucja? 31

33 fenotypy, czyli cały zespół cech, a co za tym idzie pewne kombinacje genów właściwych danemu organizmowi. Selekcja jest często porównywana do pracy rzeźbiarza. Tak jak rzeźbiarz z bezkształtnego bloku marmuru tworzy dzieło, które uderza harmonią wszystkich jego części, tak dobór tworzy adaptacje i gatunki, eliminując mniej udane osobniki z reprodukcji lub innymi słowy mniej udane kombinacje genów. Dlatego mówią o twórczej roli doboru naturalnego, ponieważ wynikiem jego działania są nowe typy organizmów, nowe formy życia. stabilizujący wybór. Inna forma doboru naturalnego, stabilizująca, działa w stałych warunkach środowiskowych. Na wagę tej formy selekcji zwrócił uwagę wybitny rosyjski naukowiec I. I. Szmalgauzen. Selekcja stabilizująca ma na celu utrzymanie wcześniej ustalonej średniej cechy lub właściwości: wielkości ciała lub jego poszczególnych części u zwierząt, wielkości i kształtu kwiatu u roślin, stężenia hormonów lub glukozy we krwi u kręgowców itp. Selekcja stabilizująca zachowuje przydatność gatunku, eliminując ostre odchylenia nasilenia znaku od średniej normy. Tak więc w roślinach zapylanych przez owady wielkość i kształt kwiatów są bardzo stabilne. Wyjaśnia to fakt, że kwiaty muszą odpowiadać budowie i wielkości ciała owadów zapylających. Trzmiel nie jest w stanie przebić się przez zbyt wąską koronę kwiatu, trąbka motyla nie może dotknąć zbyt krótkich pręcików u roślin o bardzo długiej koronie. W obu przypadkach kwiaty, które nie w pełni odpowiadają budowie zapylaczy, nie tworzą nasion. W konsekwencji geny, które spowodowały odstępstwo od normy, są eliminowane z puli genów gatunku. Stabilizująca forma doboru naturalnego chroni istniejący genotyp przed destrukcyjnym wpływem procesu mutacji. W stosunkowo stałych warunkach środowiskowych osoby o średnim nasileniu objawów mają największą zdolność przystosowania się, a ostre odchylenia od średniej normy są eliminowane. Dzięki stabilizującej selekcji do dziś przetrwały „żywe skamieliny”: celakant, którego przodkowie byli szeroko rozpowszechnieni w erze paleozoiku; przedstawiciel starożytnych gadów, kapelusznika, który wygląda jak duża jaszczurka, ale nie utracił cech strukturalnych gadów z epoki mezozoicznej; karaluch reliktowy, który niewiele się zmienił od okresu karbońskiego; roślina nagonasienna Ginkgo, która daje wyobrażenie o starożytnych formach, które wyginęły w okresie jurajskim ery mezozoicznej (ryc. 1.7). Opos północnoamerykański przedstawiony na tej samej figurze zachowuje wygląd charakterystyczny dla zwierząt żyjących dziesiątki milionów lat temu. Ryż Przykłady form reliktowych: hatterie, B latimeria, copossum, ginkgo Dobór płciowy. Zwierzęta dwupienne różnią się budową narządów rozrodczych. Jednak różnica między płciami często rozciąga się na zewnętrzne oznaki, zachowanie33

34 lata. Można sobie przypomnieć jasny strój z piór od koguta, duży grzebień, ostrogi na nogach, głośny śpiew. Samce bażantów są bardzo piękne w porównaniu do znacznie skromniejszych kur. Kły górnych szczęk kłów rosną szczególnie silnie u samców morsów. Liczne przykłady zewnętrznych różnic w budowie płci nazywane są dymorfizmem płciowym i wynikają z ich roli w doborze płciowym. Dobór płciowy to rywalizacja między samcami o możliwość reprodukcji. Temu celowi służą śpiew, demonstracyjne zachowania, zaloty. Często dochodzi do bójek między samcami (ryc. 1.8). U ptaków parowaniu w okresie lęgowym towarzyszą zabawy godowe, czyli gody. Pokazanie wyraża się w tym, że ptak przyjmuje charakterystyczną pozycję ciała, w specjalnych ruchach, w rozłożeniu i nabrzmieniu upierzenia, w wydawaniu osobliwych dźwięków. Na przykład cietrzewie na nurtach gromadzą się nocą po kilkadziesiąt na leśnych polanach. Szczyt prądu przypada na wczesny poranek. Między samcami dochodzi do gwałtownych walk, podczas gdy samice w tym czasie siedzą na skraju polany lub w krzakach. W wyniku doboru płciowego najbardziej aktywne, zdrowe i silne samce opuszczają potomstwo, reszta jest usuwana z reprodukcji, a ich genotypy znikają z puli genów gatunku. Ryc Leking cietrzew Ryc. Dymorfizm płciowy w budowie naczelnych: trąbka samca A, trąbka samica B 34

35 Czasami jasna suknia ślubna pojawia się u zwierząt tylko na okres lęgowy. Samce żab moczarowych nabierają w wodzie pięknego, jasnoniebieskiego koloru. Jasne ubarwienie samców i ich demonstracyjne zachowanie demaskuje je przed drapieżnikami i zwiększa prawdopodobieństwo śmierci. Jest to jednak korzystne dla całego gatunku, ponieważ samice pozostają bezpieczniejsze w okresie lęgowym. Związek między dyskretnym wyglądem samic u ptaków a opieką nad potomstwem widać wyraźnie na przykładzie ostrygojadu phalarope, mieszkańca naszych północnych szerokości geograficznych. U tych ptaków jaja wysiaduje tylko samiec. Samica ma znacznie jaśniejszy kolor. Dymorfizm płciowy i dobór płciowy są szeroko rozpowszechnione w królestwie zwierząt, aż do naczelnych (ryc. 1.9). Tę formę selekcji należy uznać za szczególny przypadek wewnątrzgatunkowej selekcji naturalnej. Punkty odniesienia 1. Dobór naturalny jest jedynym czynnikiem, który zmienia kierunkowo częstotliwość genów w populacjach. 2. Gdy zmieniają się warunki egzystencji, motywująca forma doboru naturalnego powoduje rozbieżność, która może później prowadzić do pojawienia się nowych gatunków. Pytania kontrolne i zadania kontrolne 1. Jakie są formy doboru naturalnego? 2. W jakich warunkach środowiskowych działa każda forma doboru naturalnego? 3. Jaki jest powód pojawienia się odporności na pestycydy w mikroorganizmach, szkodnikach rolniczych i innych organizmach? 4. Czym jest dobór płciowy? Korzystając ze słownictwa nagłówków „Terminologia” i „Podsumowanie”, przetłumacz na język angielski akapity „Punkty referencyjne”. Pytania do dyskusji Jak myślisz, co jest główną siłą napędową procesu dywergencji w kształcie dzioba u zięb Darwina? Czy ten sam czynnik środowiskowy w różnych siedliskach może być przyczyną napędzania i stabilizacji selekcji? Wyjaśnij swoją odpowiedź za pomocą przykładów Adaptacja organizmów do warunków środowiskowych w wyniku doboru naturalnego Gatunki roślin i zwierząt są zaskakująco przystosowane do warunków środowiskowych, w których żyją. Znana jest ogromna liczba najbardziej zróżnicowanych cech struktury, zapewniających wysoki poziom adaptacji gatunku do środowiska. Pojęcie „przydatności gatunku” obejmuje nie tylko oznaki zewnętrzne, ale także zgodność budowy narządów wewnętrznych z pełnionymi przez nie funkcjami, na przykład długim i złożonym przewodem pokarmowym zwierząt żywiących się pokarmami roślinnymi (przeżuwacze). Korespondencja funkcji fizjologicznych organizmu do warunków bytowych, ich złożoność i różnorodność również zawiera się w pojęciu sprawności. Adaptacyjne cechy budowy, koloru ciała i zachowania zwierząt. U zwierząt kształt ciała jest adaptacyjny. Kształt ssaka wodnego jest dobrze znany.

36 gromadzących się delfinów. Jego ruchy są lekkie i precyzyjne. Niezależna prędkość w wodzie sięga 40 km/h. Często opisuje się przypadki, jak delfiny towarzyszą szybkim statkom morskim, na przykład niszczycielom poruszającym się z prędkością 65 km/h. Wyjaśnia to fakt, że delfiny przyczepiają się do dziobu statku i wykorzystują siłę hydrodynamiczną fal, które powstają, gdy statek się porusza. Ale to nie jest ich naturalna prędkość. Gęstość wody jest 800 razy większa od gęstości powietrza. Jak delfinowi udaje się go pokonać? Oprócz innych cech strukturalnych, idealne przystosowanie delfina do otoczenia i stylu życia ułatwia kształt ciała. Kształt ciała w kształcie torpedy zapobiega tworzeniu się wiru wody otaczającej delfina. Opływowy kształt ciała przyczynia się do szybkiego ruchu zwierząt w powietrzu. Pióra lotne i konturowe pokrywające ciało ptaka całkowicie wygładzają jego kształt. Ptaki nie mają wystających małżowin usznych, w locie zwykle chowają nogi. W rezultacie ptaki są znacznie szybsze niż wszystkie inne zwierzęta. Na przykład sokół wędrowny nurkuje na zdobycz z prędkością do 290 km/h. Ptaki poruszają się szybko nawet w wodzie. Zaobserwowano pingwina podbródkowego pływającego pod wodą z prędkością około 35 km/h. Ryżowe Zarośla: 1 szmaciak, 2 błazenki, 3 aluthery, 4 piperyby W zwierzętach prowadzących skryty, skryty tryb życia przydatne są urządzenia upodobniające je do przedmiotów otoczenia. Dziwaczny kształt ciała ryb żyjących w zaroślach alg (ryc. 1.10) pomaga im skutecznie ukrywać się przed wrogami. U owadów powszechne jest podobieństwo do obiektów otoczenia. Znane chrząszcze, wyglądem przypominające porosty; cykady, podobne do cierni krzewów, wśród których żyją. Owady patyczkowate wyglądają jak mała brązowa lub zielona gałązka (ryc. 1.11), podczas gdy owady ortopterańskie naśladują liść (ryc. 1.12). Płaskie ciało mają ryby prowadzące bentosowy tryb życia. Barwienie ochronne służy również jako środek ochrony przed wrogami. Ptaki, które wysiadują jaja na ziemi, łączą się z otaczającym tłem (ryc. 1.13). Niepozorne, a jest ich 36

37 jaj z pigmentowanymi skorupkami i wykluwającymi się z nich pisklętami (ryc. 1.14). Ochronny charakter pigmentacji jaj potwierdza fakt, że u gatunków, których jaja są niedostępne dla wrogów dużych drapieżników, czy też u ptaków składających jaja na skałach lub zakopujących je w ziemi, ochronny kolor skorupy nie rozwija się. Owad ryżowy jest tak podobny do gałązki, że jest prawie niewidoczny. Owady ryżowe, kształt ciała podobny do liści Ubarwienie ochronne jest szeroko rozpowszechnione wśród wielu różnych zwierząt. Gąsienice motyli są często zielone, koloru liści, lub ciemne, koloru kory lub ziemi. Ryby denne zazwyczaj maluje się na kolor piaszczystego dna (płaszczki i flądry). Jednocześnie flądry wciąż mogą zmieniać kolor w zależności od koloru otaczającego tła (ryc. 1.15). Zdolność do zmiany koloru poprzez redystrybucję pigmentu w powłokach ciała znana jest również u zwierząt lądowych (kameleon). Zwierzęta pustynne mają zwykle kolor żółto-brązowy lub piaskowo-żółty. Jednobarwne ubarwienie ochronne jest charakterystyczne zarówno dla owadów (szarańcza) i małych jaszczurek, jak i dużych kopytnych (antylopy) i drapieżników (lew). 37

38 Eider ryżowy na gnieździe Jeśli tło środowiskowe nie jest stałe w zależności od pory roku, wiele zwierząt zmienia kolor. Na przykład mieszkańcy średnich i wysokich szerokości geograficznych (lis polarny, zając, gronostaj, pardwa) są w zimie biali, co czyni ich niewidocznymi na śniegu. Jednak często u zwierząt występuje kolor ciała, który nie kryje się, a wręcz przeciwnie, przyciąga uwagę, demaskuje. Ubarwienie to jest charakterystyczne dla trujących, palących lub kłujących owadów: pszczół, os, chrząszczy pęcherzykowatych. Biedronka, bardzo zauważalna, nigdy nie jest dziobana przez ptaki z powodu trującej tajemnicy wydzielanej przez owady. Niejadalne gąsienice, wiele jadowitych węży ma jasny kolor ostrzegawczy. Jasna kolorystyka z wyprzedzeniem ostrzega drapieżnika o daremności i niebezpieczeństwie ataku. Metodą prób i błędów drapieżniki szybko uczą się unikać atakowania ofiary dzięki ostrzegawczej kolorystyce. Ryż Ochronne wybarwienie jaj i piskląt ptaków podczas chowu potomstwa na ziemi 38

Pozostało 40 wapnia, nagromadzonego w cierniach niektórych roślin, chroni je przed zjedzeniem przez gąsienice, ślimaki, a nawet gryzonie. Formacje w postaci twardej osłony chitynowej u stawonogów (chrząszczy, krabów), muszli u mięczaków, łusek u krokodyli, muszli u pancerników i żółwi dobrze chronią je przed wieloma wrogami. Tak samo służą kolce jeża i jeżozwierza. Wszystkie te adaptacje mogły powstać tylko w wyniku doboru naturalnego, tj. preferencyjnego przetrwania osobników lepiej chronionych. Rys. Podobieństwo ubarwienia jaj u różnych podgatunków żywiciela kukułki zwyczajnej i ptaka Zachowania adaptacyjne mają ogromne znaczenie dla przetrwania organizmów w walce o byt. Oprócz ukrywania się lub demonstracyjnego, przerażającego zachowania, gdy zbliża się wróg, istnieje wiele innych opcji zachowań adaptacyjnych, które zapewniają przetrwanie dorosłych lub nieletnich. Obejmuje to przechowywanie żywności na niekorzystną porę roku. Dotyczy to szczególnie gryzoni. Na przykład nornik zwyczajny, powszechny w strefie tajgi, zbiera ziarna zbóż, suchej trawy, korzenie łącznie do 10 kg. Grzebiące gryzonie (mole szczury itp.) gromadzą kawałki korzeni dębu, żołędzi, ziemniaków, grochu stepowego do 14 kg. Duży myszoskoczek żyjący na pustyniach Azji Środkowej na początku lata ścina trawę i wciąga ją do dziur lub pozostawia na powierzchni w formie stosów. Karmę tę stosuje się w drugiej połowie lata, jesieni i zimy. Bóbr rzeczny zbiera pnie drzew, gałęzie itp., które wkłada do wody w pobliżu swojego mieszkania. Magazyny te mogą osiągnąć kubaturę 20 m3. Zapasy pasz wytwarzają również zwierzęta drapieżne. Norki i niektóre fretki przechowują żaby, węże, małe zwierzęta itp. Przykładem zachowań adaptacyjnych jest czas największej aktywności. Na pustyniach wiele zwierząt wychodzi na polowanie nocą, kiedy upał opada. Punkty odniesienia 1. Cała organizacja wszelkiego rodzaju żywych organizmów dostosowuje się do warunków, w których żyje. 2. Adaptacje organizmów do środowiska przejawiają się na wszystkich poziomach organizacji: biochemicznym, cytologicznym, histologicznym i anatomicznym. 3. Adaptacje fizjologiczne są przykładem odzwierciedlenia cech strukturalnych organizacji w danych warunkach egzystencji. Pytania do powtórzeń i zadania 1. Podaj przykłady przystosowania organizmów do warunków bytowania. 40

41 2. Dlaczego niektóre gatunki zwierząt mają jasny kolor demaskujący? 3. Jaka jest istota zjawiska mimikry? 4. Jak utrzymuje się niska liczebność gatunków naśladowców? 5. Czy działanie doboru naturalnego rozciąga się na zachowanie zwierząt? Daj przykłady. Korzystając ze słownictwa nagłówków „Terminologia” i „Podsumowanie”, przetłumacz na język angielski akapity „Punkty referencyjne”. Ryż Samiec gatunku podobnego do okonia wykluwa się w pysku 41

• ZÁKLADNÉ ÚDAJE oblasť podnikania výroba organokremičitých prípravkov Doktryna ewolucyjna Ewolucja to nieodwracalny historyczny rozwój żywej przyrody. Krótka historia rozwoju biologii w okresie przeddarwinowskim Głównym pojęciem biologii w okresie przeddarwinowskim był kreacjonizm

  MOSKWA D RO f a 2007 V. B. ZAKHAROV, S. G. MAMONTOV, N. I. SONIN, E. T. ZAKHAROVA PROFIL BIOLOGII POZIOM PODRĘCZNIK DLA OGÓLNYCH INSTYTUCJI EDUKACYJNYCH Pod redakcją akademika Rosyjskiej Akademii Nauk Przyrodniczych, prof. V.

  Notatka wyjaśniająca. Zadanie testowe „Dowody ewolucji” ma na celu utrwalenie materiału na lekcji

Podręcznik wprowadza uczniów w najważniejsze prawa świata żywego. Daje wyobrażenie o ewolucji świata organicznego, relacji organizmu ze środowiskiem.
Podręcznik adresowany jest do uczniów XI klasy placówek oświatowych.

Przedstawiono materiał dotyczący pochodzenia życia na Ziemi, budowy komórki, reprodukcji i indywidualnego rozwoju organizmów, podstaw dziedziczności i zmienności. Zgodnie z dorobkiem nauki rozważa się doktrynę ewolucyjnego rozwoju świata organicznego oraz przedstawia materiał z podstaw ekologii. W związku z rosnącym znaczeniem nowoczesnych metod hodowli, biotechnologii i ochrony środowiska poszerzono prezentację tych zagadnień. Podano materiał merytoryczny na temat skutków antropogenicznego zanieczyszczenia środowiska. Odpowiada aktualnemu federalnemu standardowi edukacyjnemu średniego kształcenia zawodowego nowego pokolenia.
Dla uczniów placówek oświatowych realizujących programy średniego kształcenia zawodowego.

Pobierz i przeczytaj Podręcznik biologii ogólnej, Mamontov S.G., Zakharov V.B., 2015

Podręcznik zawiera odpowiedzi na pytania do akapitów podręcznika V. B. Zacharowa, S. G. Mamontowa, N. I. Sonina „Biologia ogólna. Klasa 11".

Podręcznik skierowany jest do uczniów klas 11, studiujących przedmiot biologii ogólnej w niniejszym podręczniku.

Pobierz i przeczytaj GDZ z biologii dla klasy 11, 2005 do „Podręcznika. Biologia ogólna. Klasa 11, Zakharov V.B., Mamontov S.G., Sonin N.I.

Podręcznik zawiera odpowiedzi na pytania do akapitów podręcznika autorstwa V.B. Zacharowa, S.G. Mamontova, N.I. Sonin Biologia ogólna. Klasa 10".
Podręcznik ułatwi odrabianie pracy domowej i powtórkę materiału edukacyjnego w ramach przygotowania do egzaminów, a w przypadku przymusowych nieobecności na zajęciach pomoże samodzielnie zrozumieć materiał edukacyjny.

Pobierz i przeczytaj GDZ w biologii, klasa 10, Zakharov V.B., Zakharova E.T., Petrov D.Yu., 2005, do podręcznika biologii dla klasy 10, Zakharov V.B., Mamontov S.G., Sonin N.I.

Życie jest reprezentowane przez niezwykłą różnorodność form, wiele rodzajów żywych organizmów. Z kursu Różnorodność żywych organizmów pamiętasz, że obecnie na naszej planecie zamieszkuje około 350 000 gatunków roślin i około 2 miliony gatunków zwierząt. I to nie licząc grzybów i bakterii! Ponadto naukowcy nieustannie opisują nowe gatunki – zarówno istniejące dzisiaj, jak i wymarłe w minionych epokach geologicznych. Odkrywanie i wyjaśnianie wspólnych właściwości i przyczyn różnorodności organizmów żywych jest zadaniem biologii ogólnej i celem tego podręcznika. Ważne miejsce wśród problemów rozważanych przez biologię ogólną zajmują pytania o pochodzenie życia na Ziemi i prawa jego rozwoju, a także o wzajemne powiązania różnych grup organizmów żywych między sobą i ich interakcję ze środowiskiem.

Pobierz i przeczytaj Biologia, klasa 9, Wzory ogólne, Mamontov S.G., Zakharov V.B., Agafonova I.B., Sonin N.I.

Podręcznik zawiera odpowiedzi na pytania do akapitów podręcznika V. B. Zacharowa, S. G. Mamontowa, N. I. Sonina „Biologia ogólna. Klasa 10".
Podręcznik ułatwi odrabianie pracy domowej i powtórkę materiału edukacyjnego w ramach przygotowania do egzaminów, a w przypadku przymusowych nieobecności na zajęciach pomoże samodzielnie zrozumieć materiał edukacyjny.
Podręcznik skierowany jest do uczniów klas 10, studiujących przedmiot biologii ogólnej w niniejszym podręczniku.

Pobierz i przeczytaj GDZ w biologii, klasa 10, Zakharov V.B., Petrov D.Yu., 2005, do podręcznika biologii dla klasy 10, Zakharov V.B., Sonin N.I., Mamontov S.G.

Zeszyt ćwiczeń jest dodatkiem do podręczników V. B. Zacharova, S.G. Mamontova, N. I. Sonina, E. T. Zakharova „Biologia. Biologia ogólna. Poziom profilu, klasa 10” oraz „Biologia, biologia ogólna. poziom profilu. Klasa 11".

Zeszyt ćwiczeń pozwoli Ci lepiej przyswoić, usystematyzować i utrwalić wiedzę zdobytą podczas studiowania materiału podręcznika.

Na końcu zeszytu znajdują się „Zadania szkoleniowe”, opracowane w formie i uwzględniające wymagania egzaminu, które pomogą studentom lepiej zrozumieć treść kursu.

Kup artykuł lub e-book i pobierz i przeczytaj Biology, General Biology, Profile level, Grade 11, Zakharov V.B., Mamontov S.G., Sonin N.I., 2010

Pokazuje stronę 1 z 2

Przedstawiono materiał o pochodzeniu życia na Ziemi, budowie komórek, reprodukcji i indywidualnym rozwoju organizmów, podstawach dziedziczności i zmienności Zgodnie z dorobkiem nauki rozważa się doktrynę ewolucyjnego rozwoju świata organicznego, materiał przedstawiony na podstawach ekologii W związku z rosnącym znaczeniem nowoczesnych metod selekcji, biotechnologii i ochrony środowiska, prezentacja tych zagadnień została poszerzona. Podano materiał merytoryczny na temat skutków antropogenicznego zanieczyszczenia środowiska Odpowiada aktualnemu federalnemu państwowemu standardowi edukacyjnemu średniego szkolnictwa zawodowego nowego pokolenia Dla uczniów placówek oświatowych realizujących programy średniego kształcenia zawodowego

BIOLOGIA OGÓLNA.

Rozdział. POCHODZENIE I POCZĄTKOWE ETAPY ROZWOJU ŻYCIA NA ZIEMI

Sekcja II. NAUKA O KOMÓRCE

Sekcja III REPRODUKCJA I INDYWIDUALNY ROZWÓJ ORGANIZMÓW

Sekcja IV. PODSTAWY GENETYKI I SELEKCJI

Rozdział V. DOKTRYNA EWOLUCJI ŚWIATA ORGANICZNEGO

Rozdział V. ZWIĄZEK ORGANIZMU I ŚRODOWISKA. PODSTAWY EKOLOGII

Książki i podręczniki z dyscypliny Podręczniki:

1. Kolesnikov S.I. Biologia ogólna: podręcznik / S.I. Kolesnikow. - wyd. 5, wymazane. - M.: KNORUS, 2015. - 288 pkt. - (Szkolnictwo średnie zawodowe) - 2015
2. Mamontov S.G. Podręcznik biologii ogólnej /S. G. Mamontov, V. B. Zakharov - 11 miejsce powyżej, skasowane. - M.: KNORUS.2015. - 328 pkt. - (Szkolnictwo średnie zawodowe). -2015
3. Yakubchik, T.N. Gastroenterologia kliniczna: podręcznik dla studentów kierunków medycznych, pediatrycznych, medycznych i psychologicznych, stażystów, rezydentów klinicznych, gastroenterologów i terapeutów / T.N. Jakubczik. - wyd. 3, dodaj. i przerobione. - Grodno: GrGMU, 2014 r. - 324 pkt. - rok 2014
4. Ovsyannikov VG Ogólna patologia: patologiczna fizjologia: podręcznik / VG Ovsyannikov; GBOU VPO RostGMU Ministerstwa Zdrowia Rosji. - 4 wyd. - Rostov n / D .: Wydawnictwo Państwowego Uniwersytetu Medycznego w Rostowie, 2014 - Część I. Ogólna patofizjologia - 2014
5. Zespół autorów. Wprowadzenie nowych technologii w organizacjach medycznych. Doświadczenie zagraniczne i praktyka rosyjska 2013 - 2013
6. Zespół autorów. NOWOCZESNE SPOSOBY OBRÓBKI RĘK CHIRURÓW I POLA OPERACYJNEGO / D. V. Balatsky, N. B. Davtanyan - Barnaul: wydawnictwo "Concept" 2012 - 2012
7. Mamyrbaev A.A. Podstawy medycyny pracy: przewodnik po studiach 2010 - 2010
8. Iwanow DD Wykłady z nefrologii. Cukrzycowa choroba nerek. nefropatia nadciśnieniowa. Przewlekłą niewydolność nerek. - Donieck: Wydawnictwo Zaslavsky A.Yu., 2010. - 200 sek. -2010
9. Baranov V.S. Paszport genetyczny - podstawa medycyny indywidualnej i predykcyjnej / wyd. V. S. Baranowa. - St. Petersburg: Wydawnictwo N-L, 2009. - 528 s.: chory. - rok 2009
10. Nazarenko G.V. Środki przymusu o charakterze medycznym: podręcznik, podręcznik / G.V. Nazarenko. - M.: Flinta: MPSI, 2008. - 144 pkt. - 2008
11. Mazurkiewicz G.S., Bagnenko S.F.
12. Schmidt I.R. Podstawy Kinezjologii Stosowanej. Wykłady dla słuchaczy cykli doskonalenia ogólnego i tematycznego. Nowokuźnieck - 2004 - 2004

Bieżąca strona: 1 (w sumie książka ma 18 stron) [dostępny fragment lektury: 12 stron]

Czcionka:

100% +

V. B. Zakharov, S.G. Mamontov, N.I. Sonin, E.T. Zakharova
Biologia. Biologia ogólna. poziom profilu. Klasa 10

Przedmowa

Nasz czas charakteryzuje się coraz większą współzależnością ludzi. Życie człowieka, jego zdrowie, warunki pracy i życia zależą niemal wyłącznie od poprawności decyzji podejmowanych przez tak wielu ludzi. Z kolei działalność jednostki wpływa również na losy wielu. Dlatego bardzo ważne jest, aby nauka o życiu stała się integralną częścią światopoglądu każdego człowieka, niezależnie od jego specjalizacji. Inżynier budownictwa, technolog, inżynier rekultywacji tak samo jak lekarz czy agronom potrzebuje wiedzy z zakresu biologii, bo tylko w tym przypadku będą reprezentować konsekwencje swoich działań produkcyjnych dla przyrody i człowieka. Wiedza biologiczna jest również potrzebna przedstawicielom nauk humanistycznych jako ważny element powszechnego dziedzictwa kulturowego. Rzeczywiście, na przestrzeni wieków spory między filozofami i teologami, naukowcami i szarlatanami rozbrzmiewały wokół wiedzy o dzikiej przyrodzie. Idee dotyczące istoty życia stanowiły podstawę wielu koncepcji światopoglądowych.

Celem autorów tej książki jest przybliżenie budowy materii żywej, jej najogólniejszych praw, zapoznanie z różnorodnością życia i historią jego rozwoju na Ziemi. Szczególną uwagę przywiązuje się do analizy relacji między organizmami oraz warunków trwałości systemów ekologicznych. Dużo miejsca w wielu rozdziałach poświęca się przedstawieniu ogólnych praw biologicznych jako najtrudniejszych do zrozumienia. W innych sekcjach podane są tylko najpotrzebniejsze informacje i koncepcje.

Jest wiele tematów, które poznasz czytając tę ​​książkę. Jednak nie wszystkie z nich można było omówić wystarczająco szczegółowo. Nie jest to przypadek – złożoność i różnorodność życia jest tak wielka, że ​​dopiero zaczynamy rozumieć niektóre jego zjawiska, podczas gdy inne wciąż czekają na zbadanie. Książka ta dotyka jedynie ważnych kwestii organizacji systemów żywych, ich funkcjonowania i rozwoju. W celu bardziej szczegółowego zapoznania się z niektórymi zagadnieniami biologii na końcu podręcznika znajduje się lista dodatkowej literatury.

Materiał edukacyjny w książce składa się z części, w tym rozdziałów; w większości rozdziałów jest zwykle kilka akapitów, które dotyczą określonych tematów. Streszczenie w języku angielskim znajduje się na końcu akapitu. Jako dodatkowy materiał edukacyjny, tekst podręcznika zawiera małe słowniki dwujęzyczne, które pozwalają studiować terminologię biologiczną w języku rosyjskim i angielskim oraz powtarzać omawiany materiał. Sekcje „Punkty referencyjne” i „Pytania do recenzji” pozwolą jeszcze raz zwrócić uwagę na najważniejsze zapisy omawianego materiału. Korzystając ze słownictwa słownika i streszczenia, z łatwością przetłumaczysz tekst Punktów Referencyjnych na język angielski. Sekcja „Pytania do dyskusji” zawiera dwa lub trzy pytania, na które w niektórych przypadkach należy pozyskać dodatkową literaturę. Można je wykorzystać do opcjonalnego lub dogłębnego przestudiowania tematu. W tym samym celu na końcu każdego rozdziału wskazano „Obszary problemowe” i „Stosowane aspekty” badanego materiału edukacyjnego.

Każdy rozdział kończy się listą głównych postanowień niezbędnych do zapamiętywania, a także zadań do samodzielnej pracy w oparciu o zdobytą wiedzę.

Autorzy wyrażają wdzięczność M. T. Grigorievej za przygotowanie tekstu angielskiego, a także Yu.

Akademik Rosyjskiej Akademii Nauk Przyrodniczych, profesor V. B. Zakharov

Wstęp

Biologia to nauka o życiu. Jej nazwa pochodzi z połączenia dwóch greckich słów: bios (życie) i logos (słowo, nauczanie). Biologia bada strukturę, przejawy życia, siedliska wszystkich żywych organizmów: bakterii, grzybów, roślin, zwierząt, ludzi.

Życie na Ziemi jest reprezentowane przez niezwykłą różnorodność form, wiele rodzajów żywych istot. Obecnie znanych jest już około 600 tysięcy gatunków roślin, ponad 2,5 miliona gatunków zwierząt, duża liczba gatunków grzybowych i prokariotycznych zamieszkujących naszą planetę. Naukowcy nieustannie odkrywają i opisują nowe gatunki, zarówno istniejące we współczesnych warunkach, jak i wymarłe w minionych epokach geologicznych.

Ujawnienie ogólnych właściwości organizmów żywych i wyjaśnienie przyczyn ich różnorodności, identyfikacja związków między strukturą a warunkami środowiskowymi należą do głównych zadań biologii. Ważne miejsce w tej nauce zajmują pytania o pochodzenie i prawa rozwoju życia na Ziemi - doktryna ewolucyjna. Zrozumienie tych praw jest podstawą naukowego światopoglądu i jest niezbędne do rozwiązywania praktycznych problemów.

Biologia jest podzielona na odrębne nauki w zależności od przedmiotu studiów.

W ten sposób mikrobiologia bada świat bakterii; botanika bada strukturę i życie przedstawicieli królestwa roślin; zoologia - królestwo zwierząt itp. Jednocześnie rozwijają się dziedziny biologii, które badają ogólne właściwości organizmów żywych: genetyka - wzorce dziedziczenia cech, biochemia - sposoby przekształcania cząsteczek organicznych, ekologia - związek populacji z środowisko. Fizjologia bada funkcje organizmów żywych.

Zgodnie z poziomem organizacji żywej materii, takie dyscypliny naukowe jak biologia molekularna, cytologia - badanie komórki, histologia - badanie tkanek itp.

Biologia wykorzystuje różne metody. Jednym z najważniejszych jest historyczny, który służy jako podstawa zrozumienia uzyskanych faktów. Metoda tradycyjna to metoda opisowa; szeroko stosowane są metody instrumentalne: mikroskopia (światło-optyczna i elektroniczna), elektrografia, radar itp.

W najróżniejszych dziedzinach biologii rośnie znaczenie dyscyplin granicznych, które łączą biologię z innymi naukami - fizyką, chemią, matematyką, cybernetyką itp. Tak powstała biofizyka, biochemia i bionika.

Powstanie życia i funkcjonowanie żywych organizmów determinowane są prawami natury. Znajomość tych praw pozwala nie tylko zrobić dokładny obraz świata, ale także wykorzystać je do celów praktycznych.

Ostatnie osiągnięcia w biologii doprowadziły do ​​powstania całkowicie nowych kierunków w nauce, które stały się samodzielnymi sekcjami w kompleksie dyscyplin biologicznych. Tak więc ujawnienie struktury molekularnej jednostek strukturalnych dziedziczności (genów) posłużyło jako podstawa do stworzenia inżynierii genetycznej. Za pomocą jej metod powstają organizmy o nowych, także niespotykanych w naturze, kombinacjach cech i właściwości dziedzicznych. Praktyczne zastosowanie zdobyczy współczesnej biologii już w chwili obecnej umożliwia uzyskanie przemysłowo znaczących ilości substancji biologicznie czynnych.

Na podstawie badania relacji między organizmami stworzono biologiczne metody zwalczania szkodników upraw rolnych. Wiele adaptacji żywych organizmów posłużyło jako modele do projektowania skutecznych sztucznych struktur i mechanizmów. Jednocześnie nieznajomość lub nieznajomość praw biologii prowadzi do poważnych konsekwencji zarówno dla przyrody, jak i dla człowieka. Nadszedł czas, kiedy bezpieczeństwo otaczającego nas świata zależy od zachowania każdego z nas. Aby właściwie wyregulować silnik samochodu, zapobiec zrzucaniu toksycznych odpadów do rzeki, zapewnić kanały obejściowe dla ryb w projekcie elektrowni wodnej, oprzeć się chęci zebrania bukietu dzikich kwiatów - wszystko to ocal środowisko, środowisko naszego życia.

Wyjątkowa zdolność odnawiania się żywej przyrody stworzyła iluzję jej niewrażliwości na destrukcyjne skutki człowieka, nieograniczonych jej zasobów. Teraz wiemy, że tak nie jest. Dlatego cała działalność gospodarcza człowieka powinna być teraz budowana z uwzględnieniem zasad organizacji biosfery.

Znaczenie biologii dla ludzi jest ogromne. Ogólne prawa biologiczne są wykorzystywane w rozwiązywaniu różnorodnych problemów w wielu sektorach gospodarki narodowej. Dzięki znajomości praw dziedziczności i zmienności osiągnięto w rolnictwie wielkie sukcesy w tworzeniu nowych wysokoproduktywnych ras zwierząt domowych i odmian roślin uprawnych. Naukowcy wyhodowali setki odmian zbóż, roślin strączkowych, nasion oleistych i innych roślin, które różnią się od swoich poprzedników wysoką wydajnością i innymi użytecznymi cechami. W oparciu o tę wiedzę przeprowadzana jest selekcja drobnoustrojów produkujących antybiotyki.

W biologii dużą wagę przywiązuje się do rozwiązywania problemów związanych z wyjaśnieniem subtelnych mechanizmów biosyntezy białek, tajników fotosyntezy, która otworzy drogę do syntezy organicznych składników odżywczych poza organizmami roślinnymi i zwierzęcymi. Ponadto zastosowanie w przemyśle (w budownictwie, tworzeniu nowych maszyn i mechanizmów) zasad organizacji istot żywych (bioniki) przynosi obecnie i da w przyszłości znaczący efekt ekonomiczny.

W przyszłości praktyczne znaczenie biologii wzrośnie jeszcze bardziej. Wynika to z szybkiego wzrostu liczby ludności świata, a także ze stale rosnącej liczby ludności miejskiej nie zaangażowanej bezpośrednio w produkcję rolną. W takiej sytuacji podstawą zwiększenia zasobów żywnościowych może być jedynie intensyfikacja rolnictwa. Ważną rolę w tym procesie odegra hodowla nowych, wysokoproduktywnych form mikroorganizmów, roślin i zwierząt oraz racjonalne, naukowo uzasadnione wykorzystanie zasobów naturalnych.

Rozdział 1. Pochodzenie i początkowe etapy rozwoju życia na Ziemi

Człowiek zawsze starał się poznać otaczający go świat i określić miejsce, które w nim zajmuje. Jak powstały współczesne zwierzęta i rośliny? Co doprowadziło do ich uderzającej różnorodności? Jakie są przyczyny zaniku fauny i flory odległych czasów? Jakie są przyszłe drogi rozwoju życia na Ziemi? Oto tylko kilka pytań z ogromnej liczby tajemnic, których rozwiązanie zawsze martwiło ludzkość. Jednym z nich jest sam początek życia. Pytanie o pochodzenie życia przez cały czas, w całej historii ludzkości, miało nie tylko znaczenie poznawcze, ale także miało wielkie znaczenie dla kształtowania światopoglądu ludzi.

Rozdział 1. Różnorodność świata żywego. Podstawowe właściwości żywej materii

Pełna, pełna cudów potężna natura.

A. S. Puszkin

Pierwsze żywe istoty pojawiły się na naszej planecie około 3 miliardów lat temu. Z tych wczesnych form wyłoniły się niezliczone gatunki żywych organizmów, które po pojawieniu się rozwijały się przez dłuższy lub krótszy czas, a następnie wymarły. Z wcześniej istniejących form powstały także współczesne organizmy, tworzące cztery królestwa dzikiej przyrody: ponad 2,5 miliona gatunków zwierząt, 600 tysięcy gatunków roślin, znaczną liczbę różnych grzybów, a także wiele organizmów prokariotycznych.

Świat istot żywych, w tym ludzi, jest reprezentowany przez systemy biologiczne o różnej organizacji strukturalnej i różnych poziomach podporządkowania, czyli spójności. Wiadomo, że wszystkie żywe organizmy składają się z komórek. Na przykład komórka może być zarówno oddzielnym organizmem, jak i częścią wielokomórkowej rośliny lub zwierzęcia. Może być po prostu uporządkowany, jak bakteryjny, lub znacznie bardziej złożony, jak komórki zwierząt jednokomórkowych - pierwotniaków. Zarówno komórka bakteryjna, jak i komórka pierwotniaka reprezentują cały organizm zdolny do wykonywania wszystkich funkcji niezbędnych do zapewnienia życia. Ale komórki tworzące organizm wielokomórkowy są wyspecjalizowane, to znaczy mogą pełnić tylko jedną funkcję i nie są w stanie samodzielnie istnieć poza ciałem. W organizmach wielokomórkowych wzajemne połączenie i współzależność wielu komórek prowadzi do powstania nowej jakości, która nie jest równoznaczna z ich prostą sumą. Elementy ciała - komórki, tkanki i organy - w sumie nie reprezentują jeszcze całościowego organizmu. Dopiero ich połączenie w porządku historycznie ustalonym w procesie ewolucji, ich wzajemne oddziaływanie, tworzy integralny organizm, który ma pewne właściwości.

1.1. Poziomy organizacji żywej materii

Dzika przyroda jest złożonym systemem hierarchicznym (ryc. 1.1). Biolodzy, opierając się na charakterystyce przejawów właściwości żywych istot, rozróżniają kilka poziomów organizacji żywej materii.

1. Molekularny

Każdy żywy system, bez względu na to, jak złożony może być zorganizowany, funkcjonuje na poziomie interakcji makrocząsteczek biologicznych: kwasów nukleinowych, białek, polisacharydów i innych ważnych substancji organicznych. Od tego poziomu rozpoczynają się najważniejsze procesy życiowej aktywności organizmu: przemiana materii i energii, przekazywanie informacji dziedzicznych itp.

2. Komórkowy

Komórka jest jednostką strukturalną i funkcjonalną, a także jednostką reprodukcji i rozwoju wszystkich żywych organizmów żyjących na Ziemi. Nie ma bezkomórkowych form życia, a istnienie wirusów tylko potwierdza tę zasadę, ponieważ mogą one wykazywać właściwości żywych systemów tylko w komórkach.

Ryż. 1.1. Poziomy organizacji materii żywej (na przykładzie odrębnego organizmu). Ciało, jak cała żywa natura, zbudowane jest na zasadzie hierarchicznej.

3. Tkanina

Tkanka jest zbiorem podobnych komórek i substancji międzykomórkowej, połączonych pełnieniem wspólnej funkcji.

4. Organy

U większości zwierząt narząd jest połączeniem strukturalnym i funkcjonalnym kilku rodzajów tkanek. Na przykład ludzka skóra jako narząd obejmuje nabłonek i tkankę łączną, które razem pełnią szereg funkcji. Wśród nich najważniejsza jest ochrona.

5. Organiczne

Organizm jest integralnym jednokomórkowym lub wielokomórkowym żywym systemem, zdolnym do niezależnego istnienia. Organizm wielokomórkowy tworzy połączenie tkanek i narządów wyspecjalizowanych w wykonywaniu różnych funkcji.

6. Populacja-gatunki

Zbiór organizmów tego samego gatunku, zjednoczonych wspólnym siedliskiem, tworzy populację jako system porządku ponadorganizmów. W tym systemie przeprowadzane są najprostsze, elementarne przekształcenia ewolucyjne.

7. Biogeocenotyczny

Biogeocenoza to zespół organizmów różnych gatunków i organizacji o różnym stopniu złożoności ze wszystkimi czynnikami ich specyficznego siedliska - składnikami atmosfery, hydrosfery i litosfery. Obejmuje: substancje nieorganiczne i organiczne, organizmy autotroficzne i heterotroficzne. Głównymi funkcjami biogeocenozy są gromadzenie i redystrybucja energii.

8. Biosferyczny

Biosfera to najwyższy poziom organizacji życia na naszej planecie. to wyróżnia żywa materia- całość wszystkich żywych organizmów, nieożywiony, lub obojętny, materia oraz biomateriał. Według wstępnych szacunków biomasa materii żywej wynosi około 2,5 × 10 12 t. Ponadto biomasa organizmów żyjących na lądzie to 99,2% reprezentowane przez rośliny zielone. Na poziomie biosfery następuje obieg substancji i przemiana energii związana z życiową aktywnością wszystkich żywych organizmów żyjących na Ziemi.

Każdy żywy organizm reprezentuje wielopoziomowy system o różnym stopniu złożoności i koordynacji. Wszystkie oznaki aktywności życiowej – metabolizm, transformacja energii i przekazywanie informacji genetycznej – zaczynają się od interakcji makrocząsteczek. Jednak tylko komórkę, w której procesy oddziaływań między cząsteczkami przebiegają w porządku przestrzennym, można uznać za strukturalną i funkcjonować jako jednostka organizmów żywych. W ciałach wielokomórkowych skoordynowane działanie wielu komórek umożliwia powstawanie jakościowo nowych formacji – tkanek i narządów, wyspecjalizowanych do określonych funkcji organizmu.

Punkty kontrolne

1. Cząsteczki organiczne stanowią większość suchej masy komórki.

2. Kwasy nukleinowe zapewniają przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznych we wszystkich komórkach.

3. Sercem procesów metabolicznych są wzajemne oddziaływania cząsteczek organicznych.

4. Komórka to najmniejsza strukturalna i funkcjonalna jednostka organizacji żywych organizmów.

5. Pojawienie się tkanek i narządów u zwierząt i roślin wielokomórkowych oznaczało specjalizację części ciała według ich funkcji.

6. Integracja narządów w układy doprowadziła do jeszcze większego wzmocnienia funkcji organizmu.

Przejrzyj pytania i zadania

1. Czym są cząsteczki organiczne i jaka jest ich rola w zapewnianiu procesów metabolicznych w organizmach żywych?

2. Jakie są podstawowe różnice między komórkami organizmów żywych należących do różnych królestw przyrody?

3. Jaka jest istota cytologicznych, histologicznych i anatomicznych metod badania żywej materii?

4. Co nazywa się biogeocenozą?

5. Jak scharakteryzować biosferę Ziemi?

6. Jakie procesy metaboliczne zachodzą na poziomie biosfery? Jakie jest ich fundamentalne znaczenie dla organizmów żywych żyjących na naszej planecie?

Korzystając ze słownictwa nagłówków „Terminologia” i „Podsumowanie”, przetłumacz na język angielski akapity „Punkty referencyjne”.

Terminologia

Dla każdego terminu wskazanego w lewej kolumnie wybierz odpowiednią definicję podaną w prawej kolumnie w języku rosyjskim i angielskim.

Wybierz poprawną definicję dla każdego terminu w lewej kolumnie spośród wariantów angielskich i rosyjskich wymienionych w prawej kolumnie.

Zagadnienia do dyskusji

Twoim zdaniem, jaka jest potrzeba rozróżnienia między różnymi poziomami organizacji żywej materii?

Wskaż kryteria wyróżniania różnych poziomów organizacji materii żywej.

Jaka jest istota podstawowych właściwości istot żywych na różnych poziomach organizacji?

Czym różnią się systemy biologiczne od obiektów nieożywionych?

1.2. Kryteria dla żywych systemów

Rozważmy bardziej szczegółowo kryteria odróżniające systemy żywe od obiektów przyrody nieożywionej oraz główne cechy procesów życiowych, które odróżniają materię żywą na szczególną formę istnienia materii.

Cechy składu chemicznego. Skład organizmów żywych zawiera te same pierwiastki chemiczne, co w obiektach przyrody nieożywionej. Jednak stosunek różnych elementów w żywych i nieożywionych nie jest taki sam. Skład pierwiastkowy przyrody nieożywionej wraz z tlenem jest reprezentowany głównie przez krzem, żelazo, magnez, glin itp. W organizmach żywych 98% składu chemicznego przypada na cztery pierwiastki - węgiel, tlen, azot i wodór. Jednak w żywych ciałach pierwiastki te uczestniczą w tworzeniu złożonych cząsteczek organicznych, których rozkład w przyrodzie nieożywionej jest zasadniczo różny zarówno pod względem ilości, jak i istoty. Zdecydowana większość cząsteczek organicznych w środowisku to produkty odpadowe organizmów.

Żywa materia zawiera kilka głównych grup cząsteczek organicznych, które charakteryzują się określonymi funkcjami i są w większości polimerami nieregularnymi. Po pierwsze są to kwasy nukleinowe – DNA i RNA, których właściwości zapewniają zjawiska dziedziczności i zmienności, a także samoreprodukcja. Po drugie są to białka – główne składniki strukturalne i katalizatory biologiczne. Po trzecie, węglowodany i tłuszcze to składniki strukturalne błon biologicznych i ścian komórkowych, główne źródła energii niezbędnej do zapewnienia procesów życiowych. I wreszcie ogromna grupa różnorodnych tzw. „małych molekuł”, które biorą udział w licznych i różnorodnych procesach metabolicznych w żywych organizmach.

Metabolizm. Wszystkie żywe organizmy są zdolne do wymiany substancji ze środowiskiem, wchłaniania z niego substancji niezbędnych do odżywiania i uwalniania produktów odpadowych.

W przyrodzie nieożywionej dochodzi również do wymiany substancji, jednak w niebiologicznym cyklu substancji są one głównie po prostu przenoszone z miejsca na miejsce lub zmienia się ich stan skupienia: np. zmywa się gleba, zamienia się woda w parę lub lód.

W przeciwieństwie do procesów metabolicznych w przyrodzie nieożywionej w organizmach żywych mają one jakościowo inny poziom. W obiegu substancji organicznych najważniejsze są procesy przemiany substancji - procesy syntezy i rozpadu.

Żywe organizmy pochłaniają różne substancje ze środowiska. W wyniku szeregu skomplikowanych przemian chemicznych, substancje ze środowiska przekształcają się w substancje charakterystyczne dla danego żywego organizmu. Procesy te nazywają się asymilacja lub wymiana plastiku.

Ryż. 1.2. Metabolizm i konwersja energii na poziomie organizmu

Druga strona metabolizmu – procesy dyssymilacja, w wyniku czego złożone związki organiczne rozkładają się na proste, a ich podobieństwo do substancji organizmu zostaje utracone i uwalniana jest energia niezbędna do reakcji biosyntezy. Dlatego dyssymilacja nazywa się wymiana energii(Rys. 1.2).

Metabolizm zapewnia homeostaza organizmu, czyli niezmienności składu chemicznego i budowy wszystkich części ciała, a co za tym idzie stałości ich funkcjonowania w ciągle zmieniających się warunkach środowiskowych.

Jedna zasada organizacji strukturalnej. Wszystkie żywe organizmy, bez względu na to, do jakiej grupy systematycznej należą, mają struktura komórkowa. Komórka, jak już wspomniano powyżej, jest pojedynczą jednostką strukturalną i funkcjonalną, a także jednostką rozwoju dla wszystkich mieszkańców Ziemi.

Reprodukcja. Na poziomie organizmu samoreprodukcja lub reprodukcja przejawia się w postaci bezpłciowego lub płciowego rozmnażania osobników. Gdy organizmy żywe rozmnażają się, potomstwo zwykle przypomina swoich rodziców: koty rozmnażają kocięta, psy rozmnażają szczenięta. Z nasion topoli znów rośnie topola. Podział organizmu jednokomórkowego - ameby - prowadzi do powstania dwóch ameb, całkowicie podobnych do komórki macierzystej.

Zatem, reprodukcja – Jest to właściwość organizmów do reprodukcji własnego gatunku.

Dzięki rozmnażaniu nie tylko całe organizmy, ale także komórki, organelle komórkowe (mitochondria, plastydy itp.) po podziale są podobne do swoich poprzedników. Z jednej cząsteczki DNA, po jej podwojeniu, powstają dwie cząsteczki potomne, całkowicie powtarzając pierwotną.

Samoreprodukcja opiera się na reakcjach syntezy matrycy, tj. tworzeniu nowych cząsteczek i struktur w oparciu o informacje zawarte w sekwencji nukleotydowej DNA. W konsekwencji samoreprodukcja jest jedną z głównych właściwości żyjących, ściśle związaną ze zjawiskiem dziedziczności.

Dziedziczność. Dziedziczność to zdolność organizmów do przekazywania swoich cech, właściwości i cech rozwoju z pokolenia na pokolenie. Znakiem jest dowolna cecha struktury na różnych poziomach organizacji materii ożywionej, a właściwości rozumiane są jako cechy funkcjonalne oparte na określonych strukturach. Dziedziczność wynika ze specyficznej organizacji substancji genetycznej (aparat genetyczny) – kod genetyczny. Kod genetyczny rozumiany jest jako taka organizacja cząsteczek DNA, w której sekwencja zawartych w nim nukleotydów określa kolejność aminokwasów w cząsteczce białka. Zjawisko dziedziczności zapewnia stabilność cząsteczek DNA i odtworzenie jego struktury chemicznej (replikacja) z dużą dokładnością. Dziedziczność zapewnia ciągłość materialną (przepływ informacji) między organizmami w wielu pokoleniach.

Zmienność. Ta właściwość jest jakby przeciwieństwem dziedziczności, ale jednocześnie jest z nią ściśle powiązana, ponieważ w tym przypadku zmieniają się skłonności dziedziczne - geny, które determinują rozwój pewnych cech. Gdyby reprodukcja matryc – cząsteczek DNA – zachodziła zawsze z absolutną dokładnością, to podczas reprodukcji organizmów dziedziczone byłyby tylko cechy, które istniały wcześniej, a przystosowanie gatunków do zmieniających się warunków środowiskowych byłoby niemożliwe. Stąd, zmienność – Jest to zdolność organizmów do nabywania nowych cech i właściwości w wyniku zmian w strukturze materiału dziedzicznego lub pojawienia się nowych kombinacji genów.

Zmienność tworzy różnorodny materiał do selekcji naturalnej, czyli selekcji osobników najlepiej przystosowanych do określonych warunków egzystencji w warunkach naturalnych. A to z kolei prowadzi do pojawienia się nowych form życia, nowych typów organizmów.

Wzrost i rozwój. Zdolność do rozwoju jest uniwersalną właściwością materii. Rozwój rozumiany jest jako nieodwracalna, ukierunkowana, regularna zmiana w obiektach przyrody ożywionej i nieożywionej. W wyniku rozwoju powstaje nowy stan jakościowy obiektu, w wyniku którego zmienia się jego skład lub struktura. Przedstawiono rozwój żywej formy istnienia materii indywidualny rozwój, lub ontogeneza, oraz rozwój historyczny, lub filogeneza.

Podczas ontogenezy stopniowo i konsekwentnie ujawniają się indywidualne właściwości organizmów. Opiera się to na stopniowej realizacji programów dziedzicznych. Rozwojowi towarzyszy wzrost. Niezależnie od metody rozmnażania, wszystkie osobniki potomne utworzone z jednej zygoty lub zarodnika, nerki lub komórki dziedziczą tylko informację genetyczną, czyli zdolność do wykazywania określonych objawów. W procesie rozwoju powstaje specyficzna strukturalna organizacja jednostki, a wzrost jej masy wynika z reprodukcji makrocząsteczek, elementarnych struktur komórek i samych komórek.

Filogeneza, czyli ewolucja, to nieodwracalny i ukierunkowany rozwój żywej przyrody, któremu towarzyszy powstawanie nowych gatunków i postępujące komplikacje życia. Rezultatem ewolucji jest różnorodność żywych organizmów na Ziemi.

Drażliwość. Każdy organizm jest nierozerwalnie związany ze środowiskiem: wydobywa z niego składniki odżywcze, jest narażony na niekorzystne czynniki środowiskowe, wchodzi w interakcje z innymi organizmami itp. W procesie ewolucji organizmy żywe rozwinęły i utrwaliły zdolność do selektywnego reagowania na wpływy zewnętrzne. Ta właściwość nazywa się drażliwość. Każda zmiana warunków środowiskowych otaczających organizm jest w stosunku do niego irytacją, a jej reakcja na bodźce zewnętrzne jest wskaźnikiem jego wrażliwości i przejawem drażliwości.

Reakcja zwierząt wielokomórkowych na podrażnienie odbywa się przez układ nerwowy i nazywa się odruch.

Odruchów pozbawione są również organizmy nieposiadające układu nerwowego, takie jak pierwotniaki czy rośliny. Ich reakcje, wyrażające się zmianą charakteru ruchu lub wzrostu, są zwykle nazywane taksówki lub tropizmy, dodanie nazwy bodźca do ich oznaczenia. Na przykład fototaksja to ruch w kierunku światła; chemotaksja to ruch organizmu w stosunku do stężenia chemikaliów. Każdy rodzaj taksówki może być pozytywny lub negatywny, w zależności od tego, czy bodziec działa na organizm w sposób atrakcyjny czy odpychający.

Pod tropizmami rozumiemy specyficzny charakter wzrostu, który jest charakterystyczny dla roślin. Tak więc heliotropizm (z gr. helios - Słońce) oznacza wzrost naziemnych części roślin (łodygi, liści) w kierunku Słońca, a geotropizm (z gr. geo - Ziemia) - wzrost części podziemnych (korzenie) ) w kierunku środka Ziemi.

Rośliny są również scharakteryzowane nastia- ruchy części organizmu roślinnego, na przykład ruch liści w ciągu dnia, w zależności od położenia Słońca na niebie, otwieranie i zamykanie korony kwiatu itp.

dyskrecja. Samo słowo discrete pochodzi od łacińskiego discretus, co oznacza przerywany, dzielony. Dyskretność jest uniwersalną właściwością materii. Tak więc z przebiegu fizyki i chemii ogólnej wiadomo, że każdy atom składa się z cząstek elementarnych, z których atomy tworzą cząsteczkę. Proste cząsteczki są częścią złożonych związków lub kryształów itp.

Życie na Ziemi przejawia się również w dyskretnych formach. Oznacza to, że odrębny organizm lub inny system biologiczny (gatunek, biocenoza itp.) składa się z oddzielnych izolowanych, tj. izolowanych lub ograniczonych w przestrzeni, ale mimo to ściśle powiązanych i oddziałujących na siebie części, które tworzą jedność strukturalną i funkcjonalną. Na przykład każdy rodzaj organizmów obejmuje pojedyncze osoby. Ciało wysoce zorganizowanego osobnika tworzy ograniczone przestrzennie narządy, które z kolei składają się z pojedynczych komórek. Aparat energetyczny komórki jest reprezentowany przez poszczególne mitochondria, aparat syntezy białek - rybosomy itp. aż do makrocząsteczek, z których każda może pełnić swoją funkcję tylko będąc przestrzennie odizolowana od innych.

Dyskretność budowy ciała jest podstawą jego ładu strukturalnego. Stwarza możliwość jego stałej samoodnowy poprzez zastępowanie „zużytych” elementów strukturalnych (cząsteczek, enzymów, organelli komórkowych, całych komórek) bez zatrzymywania pełnionej funkcji. Dyskretność gatunku przesądza o możliwości jego ewolucji poprzez śmierć lub eliminację nieprzystosowanych osobników z reprodukcji i zachowanie osobników z cechami przydatnymi do przetrwania.

Autoregulacja. Jest to zdolność organizmów żywych żyjących w ciągle zmieniających się warunkach środowiskowych do zachowania stałości ich składu chemicznego i intensywności przebiegu procesów fizjologicznych - homeostaza. Jednocześnie brak pobierania jakichkolwiek składników odżywczych ze środowiska mobilizuje wewnętrzne zasoby organizmu, a nadmiar powoduje magazynowanie tych substancji. Takie reakcje są przeprowadzane na różne sposoby ze względu na aktywność układów regulatorowych - nerwowego, hormonalnego i niektórych innych. Sygnałem do włączenia takiego lub innego systemu regulacyjnego może być zmiana stężenia substancji lub stanu systemu.

Rytm. Okresowe zmiany w środowisku mają głęboki wpływ na dziką przyrodę i własne rytmy żywych organizmów.

W biologii rytm rozumiany jest jako okresowe zmiany natężenia funkcji fizjologicznych i procesów kształtowania z różnymi okresami wahań (od kilku sekund do roku i stulecia). Dobowy rytm snu i czuwania u ludzi jest dobrze znany; sezonowe rytmy aktywności i hibernacji niektórych ssaków (wiewiórki ziemne, jeże, niedźwiedzie) i wielu innych (ryc. 1.3).

Rytm ma na celu koordynację funkcji organizmu ze środowiskiem, czyli przystosowanie do okresowo zmieniających się warunków egzystencji.

Zależność energetyczna.Żywe ciała są „otwartymi” systemami dopływu energii. Ta koncepcja jest zapożyczona z fizyki. Przez systemy „otwarte” rozumiemy dynamiczne, czyli takie, które nie są w spoczynku, stabilne tylko pod warunkiem ciągłego dostępu do nich energii i materii z zewnątrz. Tak więc żywe organizmy istnieją tak długo, jak długo otrzymują materię w postaci pożywienia ze środowiska i energii. Należy zauważyć, że organizmy żywe, w przeciwieństwie do obiektów o naturze nieożywionej, są ograniczone od otoczenia przez muszle (zewnętrzna błona komórkowa w organizmach jednokomórkowych, tkanka powłokowa w organizmach wielokomórkowych). Powłoki te utrudniają wymianę substancji między organizmem a środowiskiem zewnętrznym, minimalizują utratę materii i utrzymują jedność przestrzenną ustroju.

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

Biologia. Biologia ogólna. Głęboki poziom. Klasa 11

Przedmowa

Drodzy przyjaciele!

Kontynuujemy naukę podstaw ogólnej wiedzy biologicznej, która rozpoczęła się w 10 klasie. Przedmiotem naszej uwagi będą etapy historycznego rozwoju dzikiej przyrody - ewolucja życia na Ziemi oraz powstawanie i rozwój systemów ekologicznych. Aby w pełni przestudiować te ważne zagadnienia, będziesz potrzebować wiedzy zdobytej w zeszłym roku, ponieważ prawa dziedziczności i zmienności leżą u podstaw procesów rozwojowych. Szczególną uwagę w podręczniku poświęcono genetycznym mechanizmom ewolucji, analizie relacji między organizmami oraz warunkom trwałości systemów ekologicznych.

Nie będzie przesadą stwierdzenie, że w ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat biologia rozwijała się zauważalnie szybciej niż wszystkie inne nauki. Rewolucja w biologii rozpoczęła się w latach pięćdziesiątych i wczesnych sześćdziesiątych. XX wiek, kiedy po długich trudach i wysiłkach naukowcom w końcu udało się zrozumieć materialną naturę dziedziczenia. Rozszyfrowanie struktury DNA i kodu genetycznego było początkowo postrzegane jako rozwiązanie Głównego Tajemnicy Życia. Ale historia pokazała, że ​​wielkie odkrycia połowy ubiegłego wieku wcale nie przyniosły definitywnych odpowiedzi na wszystkie pytania, przed którymi stoi biologia. Oni, według słów znanego naukowca i popularyzatora nauki, ur. n. A. V. Markov stał się raczej magicznym „złotym kluczem”, który otworzył tajemnicze drzwi, za którymi odkryto nowe labirynty nieznanego.

Strumień nowych odkryć nie wysycha nawet dzisiaj. Jest tak dużo nowej wiedzy, że prawie wszystkie hipotezy robocze, uogólnienia, reguły, prawa muszą być stale poprawiane i ulepszane. Jednak klasyczne koncepcje rzadko są całkowicie odrzucane. Zwykle mówimy o rozszerzeniach i udoskonaleniach granic ich zastosowania; podobnie np. w fizyce teoria względności wcale nie przekreślała newtonowskiego obrazu świata, lecz wyjaśniała go, uzupełniała i poszerzała.

Ewolucja jest faktem naukowym. Pod tym względem biolodzy są dość jednomyślni; ponadto uważa się za konieczne rozpatrywanie wszelkich zagadnień biologicznych z różnych dziedzin wiedzy przez pryzmat nauczania ewolucyjnego. To, że ewolucja postępuje spontanicznie, bez kontroli sił inteligentnych, z naturalnych powodów, jest ogólnie akceptowaną, doskonale działającą hipotezą, której odrzucenie jest wysoce niepożądane, ponieważ spowodowałoby to, że dzika przyroda byłaby w dużej mierze niepoznawalna. Detale, mechanizmy, siły napędowe, wzorce, ścieżki ewolucyjne – to główny przedmiot współczesnych badań biologów.

Jaka jest całość idei dotyczących ewolucji, które są dziś akceptowane przez społeczność naukową? Często nazywa się to „darwinizmem”, ale tak wiele wyjaśnień, uzupełnień i przemyśleń zostało już nałożonych na oryginalną naukę Darwina, że ​​taka nazwa jest tylko myląca. Czasami próbują utożsamiać ten zbiór z syntetyczną teorią ewolucji (STE). Dalszy rozwój biologii ewolucyjnej nie obalił osiągnięć przeszłości, nie doszło do „upadku darwinizmu”, o którym dziennikarze i pisarze daleki od biologii uwielbiają mówić, jednak kolejne odkrycia znacząco zmieniły nasze rozumienie procesu ewolucyjnego. To normalny proces rozwoju nauki, tak jak powinien.

Zakres zagadnień, które napotkasz w klasie 11 jest bardzo szeroki, ale nie wszystkie z nich są szczegółowo omówione w podręczniku. W celu dokładniejszego zbadania niektórych zagadnień biologii na końcu książki znajduje się lista dodatkowej literatury. Ponadto nie wszystkie prawidłowości są znane lub w pełni zrozumiane, ponieważ złożoność i różnorodność życia jest tak wielka, że ​​niektóre jego zjawiska dopiero zaczynamy rozumieć, podczas gdy inne wciąż czekają na zbadanie.

Podczas pracy nad podręcznikiem stale oceniaj swoje postępy. Czy jesteś z nich zadowolony? Jakich nowych rzeczy uczysz się, studiując nowy temat? Jak ta wiedza może Ci się przydać w życiu codziennym? Jeśli jakiś materiał wydaje ci się trudny, poproś nauczyciela o pomoc lub skorzystaj z podręczników i zasobów internetowych. Listę polecanych stron internetowych znajdziesz na końcu samouczka.

Autorzy wyrażają wdzięczność akademikowi Rosyjskiej Akademii Nauk Medycznych profesorowi WN Jaryginowi za wsparcie ich twórczych wysiłków, YuP Daszkiewiczowi i profesorowi A.G. Mustafinowi za cenne uwagi zgłoszone podczas przygotowywania tego wydania podręcznika.

Laureat Nagrody Prezydenta Federacji Rosyjskiej w dziedzinie edukacji, akademik Rosyjskiej Akademii Nauk Przyrodniczych, prof. V. B. Zacharow

Sekcja 1. Doktryna ewolucji świata organicznego

Świat organizmów żywych ma szereg cech wspólnych, które zawsze wywoływały u człowieka uczucie zdumienia. Po pierwsze, jest to niezwykła złożoność budowy organizmów, po drugie oczywista celowość lub adaptacyjny charakter wielu cech, a po trzecie ogromna różnorodność form życia. Pytania stawiane przez te zjawiska są dość oczywiste. Jak powstały złożone organizmy? Pod wpływem jakich sił ukształtowały się ich cechy adaptacyjne? Skąd bierze się różnorodność świata organicznego i jak jest podtrzymywana? Jakie miejsce zajmuje człowiek w świecie organicznym i kim są jego przodkowie?

W każdym wieku ludzkość próbowała znaleźć odpowiedzi na te i wiele innych podobnych pytań. W społeczeństwach przednaukowych wyjaśnienia zaowocowały legendami i mitami, z których niektóre służyły jako podstawa różnych nauk religijnych. Interpretacja naukowa zawarta jest w teorii ewolucji, która jest przedmiotem tego rozdziału.

Rozdział 1 doktryna ewolucyjna

Wszystko jest i nie jest, bo choć nadejdzie chwila, kiedy jest, to natychmiast przestaje być… To samo jest i młode i stare, i martwe i żywe, potem zmienia się w to, to, zmienia się, staje znowu tematy.

Heraklit

Główne dzieło Karola Darwina „O powstawaniu gatunków”, które radykalnie zmieniło ideę przyrody, ukazało się w 1859 roku. Wydarzenie to poprzedziła ponad dwudziestoletnia praca nad badaniem i zrozumieniem bogatego materiału faktograficznego zebranego zarówno przez samego Darwina i przez innych naukowców. W tym rozdziale zapoznasz się z podstawowymi przesłankami idei ewolucyjnych i pierwszą teorią ewolucyjną J.B. Lamarcka; poznają teorię doboru sztucznego i naturalnego Ch.Darwina oraz współczesne idee dotyczące mechanizmów i szybkości specjacji.

Obecnie opisano ponad 600 tys. roślin i co najmniej 2,5 mln gatunków zwierząt, ok. 100 tys. gatunków grzybów i ponad 8 tys. prokariotów, a także do 800 gatunków wirusów. Na podstawie proporcji opisanych i jeszcze niezidentyfikowanych współczesnych gatunków organizmów żywych naukowcy zakładają, że we współczesnej florze i faunie reprezentowanych jest około 4,5 miliona gatunków organizmów. Ponadto, korzystając z danych paleontologicznych i niektórych innych, naukowcy obliczyli, że w całej historii Ziemi żyło na niej co najmniej 1 miliard gatunków organizmów żywych.

Zastanówmy się, jak w różnych okresach historii ludzkości wyobrażano sobie istotę życia, różnorodność żywych istot i powstawanie nowych form organizmów.

1.1. Historia idei dotyczących rozwoju życia na Ziemi

Pierwszą próbę usystematyzowania i uogólnienia zgromadzonej wiedzy o roślinach i zwierzętach oraz ich aktywności życiowej podjął Arystoteles (IV w. p.n.e.), ale na długo przed nim wiele ciekawych informacji na temat organizacji żywej przyrody zostało przedstawionych w zabytkach literackich różne ludy starożytności, związane głównie z agronomią, hodowlą zwierząt i medycyną. Sama wiedza biologiczna ma swoje korzenie w czasach starożytnych i opiera się na bezpośredniej praktycznej działalności człowieka. Według malowideł naskalnych człowieka z Cro-Magnon (13 tys. lat p.n.e.) można ustalić, że już w tym czasie ludzie mogli dobrze rozróżnić dużą liczbę zwierząt, które służyły jako przedmiot ich polowań.

1.1.1. Starożytne i średniowieczne wyobrażenia o istocie i rozwoju życia

W starożytnej Grecji w VIII-VI wieku. pne mi. w trzewiach holistycznej filozofii przyrody powstały pierwsze podstawy starożytnej nauki. Twórcy filozofii greckiej Tales, Anaksymander, Anaksymenes i Heraklit poszukiwali materialnego źródła, z którego powstał świat dzięki naturalnemu samorozwojowi. Dla Talesa tą pierwszą zasadą była woda. Żywe istoty, zgodnie z naukami Anaksymandra, powstają z nieokreślonej materii - „apeiron” według tych samych praw, co przedmioty natury nieożywionej. Trzeci filozof joński, Anaksymenes, uważał materialną zasadę świata za powietrze, z którego wszystko powstaje i do którego wszystko powraca. Utożsamiał też duszę ludzką z powietrzem.

Największym ze starożytnych filozofów greckich był Heraklit z Efezu. Jego nauczanie nie zawiera specjalnych zapisów o żywej przyrodzie, ale miało to wielkie znaczenie zarówno dla rozwoju wszelkich nauk przyrodniczych, jak i dla kształtowania się idei o żywej materii. Heraklit po raz pierwszy wprowadził do filozofii i nauki o przyrodzie wyraźną ideę ciągłej zmiany. Naukowiec uważał ogień za początek świata. Nauczał, że każda zmiana jest wynikiem walki: „Wszystko powstaje przez walkę i z konieczności”.