Биология. Учебное пособие для 10 класса учреждений общего среднего образования с русским языком обучения (с электронным приложением для повышенного уровня)
 Скачать 6.77 Mb.
|
|
С. С. Маглыш В. А. Кравченко Т. Я. Довгун Минск «Народная асвета» 2020 Учебное пособие для 10 класса учреждений общего среднего образования с русским языком обучения (с электронным приложением для повышенного уровня) БИОЛОГИЯ Под редакцией С. С. Маглыш Допущено Министерством образования Республики Беларусь Правообладатель Народная асвета УДК 57(075.3=161 .1) ББК 28.0я721 М12 © Маглыш С. С., Кравченко В. А., Довгун Т. Я., 2020 © Оформление. УП «Народная асвета», 2020 ISBN 978-985-03-3182-3 Р е ц е н з е н т ы: кафедра общей биологии, экологии и экологической генетики учреждения образования «Международный государственный экологический институт имени А. Д. Сахарова» Белорусского государственного университета (доктор биологических наук, профессор А. П. Голубев); учитель биологии высшей квалификационной категории государственного учреждения образования «Средняя школа № 165 г. Минска» Н. К. Колян Электронное приложение для повышенного уровня размещено на ресурсе profil.adu.by А в т о р ы: С. С. Маглыш — предисловие, как работать с учебным пособием, введение, гл. 1, 3—5, словарь основных терминов и понятий; В. А. Кравченко — гл. 2, словарь основных терминов и понятий; Т. Я. Довгун — гл. 6—7, словарь основных терминов и понятий Правообладатель Народная асвета 3 ПРЕДИСЛОВИЕ Дорогие друзья! Вы приступаете к изучению завершающе- го раздела школьного курса биологии, посвященного общим биологическим закономерностям, характерным для живых систем разного уровня организации. Этот раздел биологии очень важен для формирования правильного и целостного представления о законах существования жизни на Земле. В рамках данного курса вам предстоит получить осно- вы экологических знаний, а также представление о размно- жении и развитии организмов. Это поможет понять законы существования живой природы на уровне отдельных орга- низмов и надорганизменных биологических систем разного уровня организации. Знания о влиянии факторов среды на организм человека, полученные в рамках курса «Биология, 10», помогут вам овладеть навыками здорового образа жизни. Используя эти знания в быту и в будущей профессиональной деятельности, вы сможете предотвращать или уменьшать неблагоприятные воздействия факторов среды на свой организм, сохраняя здо- ровье на долгие годы. На конкретных примерах вы познакомитесь с экологиче- скими последствиями хозяйственной деятельности человека в рамках биосферы. Многие из этих последствий могут стать глобальными экологическими проблемами. Одной из причин их появления в большинстве случаев является экологиче- ская неграмотность человека. Решать эти проблемы пред- стоит нынешнему и будущим поколениям людей, а значит, и вам. Зная и соблюдая законы природы, человек сможет сохранить равновесие в биосфере и обеспечить будущее своим потомкам. Авторы Правообладатель Народная асвета 4 КАК РАБОТАТЬ С УЧЕБНЫМ ПОСОБИЕМ Материал учебного пособия состоит из семи глав, которые разделе- ны на параграфы. В начале каждой главы приводится краткое вступле- ние, раскрывающее суть ее содержания, дается информация о том, что Вы узнаете и чему Вы научитесь . Заканчиваются главы рубрикой Под- ведем итоги , которая представляет собой краткое содержание главы. Каждый параграф начинается тремя рубриками. Первая рубрика Вспомните поможет вам актуализировать ранее полученные знания и проверить готовность к освоению новой темы. Вторая рубрика Как вы думаете? содержит проблемный вопрос по теме, требующий вашего соб- ственного суждения, которое можно проверить после изучения текста. В третьей рубрике Вы узнаете указана главная идея темы параграфа. После основного текста параграфа приводится рубрика Повторим главное , содержащая краткие выводы по изучаемому материалу. В конце каждого параграфа в рубрике Проверим знания даны клю- чевые и более сложные вопросы и задания. Ответы на них помогут вы- яснить, насколько полно вы усвоили изучаемый материал, сможете ли использовать его для решения каких-либо конкретных задач. В тексте параграфов обязательные для усвоения термины и понятия выделены шрифтом — жирным курсивом,а дополнительные понятия — светлым курсивом и р а з р я д к о й. Текст параграфов снабжен рисунками, схемами и таблицами, которые дадут вам возможность соотносить изучаемый теоретический материал с конкретными объектами или явлениями природы. Дополнительный мате- риал приведен в рубрике Это интересно . В него включена информация, содержащая факты и сведения, расширяющие представление об изучае- мом объекте или имеющие практическое значение. В конце учебного по- собия размещен Словарь основных терминов и понятий. Материал для повышенного уровня обозначен специальным знаком- символом и размещен на национальном образовательном портале (http://profil.adu.by). Надеемся, что данное учебное пособие окажет вам неоценимую по- мощь в изучении одной из интереснейших наук — биологии. А если в будущем вы выберете одну из специальностей, связанных с биологией, поможет хорошо подготовиться к централизованному тестированию. Желаем успехов! Правообладатель Народная асвета 5 Введение Живая природа на Земле очень разнообразна и представляет собой сложноорганизованную соподчиненную (иерархичную) систему, состоя- щую из разных биологических систем (биосистем). Биологическая система (биосистема) — биологический объект, со- стоящий из взаимосвязанных и взаимодействующих элементов и облада- ющий способностью к развитию, самовоспроизведению и приспособлению к среде. Примером биосистемы может служить любое покрытосеменное растение, состоящее из взаимосвязанных органов — корня, стебля, ли- стьев, цветков и плодов. Благодаря этим структурным элементам растение может размножаться и приспосабливаться к жизни в наземно-воздушной среде. Лиственные, смешанные или хвойные леса также являются при- мерами биосистем. Любой лес состоит из групп организмов (популяций) разных видов растений, животных, грибов и микроорганизмов. Эти по- пуляции взаимодействуют между собой и обеспечивают устойчивое су- ществование в данной среде. Современная биология рассматривает жизнь на планете Земля как совокупность соподчиненных биологических систем, различающихся осо- бенностями строения и проявления свойств. Наименьшей биологической системой является клетка, состоящая из биомолекул. В зависимости от степени сложности строения живой материи выделяют: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биоценотический, биогеоценотический и биосферный уровни организации жизни. Первый уровень — молекулярный. Элементарными единицами это- го уровня являются биомолекулы: нуклеи новые кислоты, белки, жиры, углеводы и другие органические со единения, которые вступают во взаи- модействие между собой и формируют более сложные системы — клетки. Биомолекулы не являются биосистемами, но они представляют молеку- лярный уровень организации жизни, на котором проявляются такие свой- ства живой материи, как единство химического состава и обмен веществ и энергии. Этот уровень организации жизни изучают м о л е к у л я р н а я б и о л о г и я и б и о л о г и ч е с к а я х и м и я. Следующим уровнеморганизации жизни является клеточный уро- вень.Элементарные единицы этого уровня — клетки. Их структурными компонентами выступают плазматическая мембрана, цитоплазма, орга- ноиды, ядро (у бактерий — хромосома), состоящие из взаимо связанных биомолекул. Клетку как структурную и функциональную единицу жизни изучает наука ц и т о л о г и я. Правообладатель Народная асвета 6 Введение Организменный уровень организации жизни представляют ор ганизмы (особи). Организм — самый низкий уровень организации биологических систем, способных к автономному существованию и самовоспроизведе- нию. Организмы бывают одноклеточными (бактерии, протисты) и много- клеточными (грибы, лишайники, водоросли, растения, животные). Расти- тельные организмыизучает б о т а н и к а, животные организмы — з о о л о - г и я, микроорганизмы — м и к р о б и о л о г и я. Взаимоотношения организмов разных видов между собой и со средой обитания изучает экология. За организменным уровнем следует популяционно-видовой уровень. Особи одного вида, обитающие на общей территории, формируют груп- пу — популяцию, а все популяции родственных особей в совокупности составляют вид. Популяциями одного вида можно считать группы со- сен, произрастающих в городском парке, сосновом лесу, смешанном лесу. Группы карасей, обитающих в разных водоемах или в прибрежной и глубинной зонах одного водоема, также будут являться примерами по- пуляций одного вида. Следующий уровень организации жизни — биоценотический. Эле- ментарными единицами этого уровня являются биоценозы. Они формиру- ются из популяций разных видов, длительно обитающих в одной и той же среде, между которыми возникают межвидовые связи и взаимоотно шения. Примером биоценоза может быть совокупность всех обитателей луга или ду- бравы, все население озера или пруда. Биогеоценотический уровень организации жизни является еще более сложным. Его представляют биологические системы — биогеоценозы. Они возникают в результате взаимодействия биоценозов со средой обитания путем обмена веществом и энергией. В качестве примеров биогеоценозов можно назвать луг, болото, хвойный лес, березовую рощу, дубраву, ко- торые представляют собой единые комплексы живых организмов разных видов и их среды обитания. Самый высший уровень организации жизни — биосферный. Совокуп- ность всех биосистем на планете Земля, связанных непрерывным кругово- ротом веществ и потоком энергии, называют биосферой. Она представляет собой глобальную по масштабам и сложности биологическую систему. Особое место в системе биологических наук, изучающих уровни ор- ганизации жизни, занимает наука э к о л о г и я. Термин «экология» (от греч. oЂikos — дом, жилище, loЂgos — наука, учение) ввел немецкий зоолог- эволюционист Э. Г е к к е л ь в 1866 г. Под экологией он понимал науку об отношениях организмов с окружающей средой. Современная эко- логия — это наука, изучающая биологические системы разного уровня организации(от организма до биосферы) и закономерности их взаимодей- ствия между собой и со средой. 6 Правообладатель Народная асвета Вы узнаете: общие свойства живых организмов; о среде обитания организмов и разнообразии экологических факторов среды; общие закономерности воздействия экологических факторов на организм и о лимитирующих факторах; о роли света, температуры, влажности в жизни живых организмов; о средах жизни и разнообразии адаптаций организмов к ним. Вы научитесь: проводить наблюдения за живыми организмами с целью выяснения их приспо- собленности к факторам среды обитания; распознавать типы адаптаций живых организмов к разным факторам среды оби- тания; характеризовать среды жизни и адаптации живых организмов к разным средам. В этой главе вы узнаете, что среда обитания состоит из разных эко- логических факторов, для которых характерны общие закономерности воздействия на организмы. Вы изучите характеристику свойств и осо- бенности воздействия отдельных экологических факторов (света, темпе- ратуры, влажности) на организмы, в результате чего у них выработались специфические адаптации. Завершается глава характеристикой экологи- ческих условий в средах жизни: водной, наземно-воздушной, почвенной и организме как среде жизни. Вы узнаете, что в каждой среде у разных организмов сформировались сходные адаптации. § 1. Общие свойства живых организмов Вспомните, по каким признакам можно отличить живой организм от объекта неживой природы. Как размножаются растения, животные? Как вы думаете? Какие свойства являются общими для всех организмов? Вы узнаете о разнообразии общих свойств живых организмов, по которым они отличаются от объектов неживой природы. Глава Организм и среда 1 Г0-1 Правообладатель Народная асвета 8 Глава 1. Организм и среда Как вам уже известно, живая природа на Земле очень разнообразна и состоит из биологических систем разного уровня организации. Одним из уровней организации жизни является организменный уровень. С раз- нообразием организмов вы уже познакомились при изучении биологии в 7-м и 8-м классах и знаете, что они могут быть одноклеточные, коло- ниальные или многоклеточные. Несмотря на разнообразие структурной организации, живым организмам присущи общие свойства. Единство химического состава. В живых организмах содержатся те же химические элементы, что и в телах неживой природы, но их соотношение сильно различается. У всех живых организмов тело по- строено из одинаковых органических веществ: белков, жиров, углево- дов и нуклеиновых кислот. Их молекулы состоят из четырех основных элементов — у г л е р о д а, в о д о р о д а, к и с л о р о д а и а з о т а, на долю которых приходится 98 % всех химических элементов организма. Из неорганических веществ обязательным компонентом является вода (30—80 % общей массы тела). Минеральные соли в водных растворах диссоциируют на катионы металлов (Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Cu 2+ ) и анионы кислотных остатков (I – , F – , Cl – , НСО – 3 , Н 2 PO – 4 , НРО 4 2– ), которые выполняют жизненно важные функции. Клеточное строение. Клетка является структурно-функциональной единицей всего живого. Клетки разных организмов имеют сходное строе- ние. Снаружи они покрыты цитоплазматической мембраной, поверх кото- рой может быть клеточная стенка (растения, грибы, некоторые протисты, бактерии). Содержимое клеток представлено цитоплазмой, содержащей органоиды и ядро (у бактерий — хромосому). Клетки большинства много- клеточных организмов в зависимости от функции, строения и происхожде- ния объединяются в ткани и органы. Обмен веществ и энергии. Живой организм — открытая устойчивая система, через которую проходят потоки веществ и энергии. Определен- ные вещества и энергия поступают в организм из среды (питание, дыха- ние), другие — выделяются из организма в среду (выделение). В самом организме обмен веществ и энергии включает два противоположных, но взаимосвязанных процесса. Это синтез сложных веществ из простых с по- глощением энергии и расщепление сложных веществ до более простых с выделением энергии. Оба эти процесса в организме сбалансированы между собой и обеспечивают относительное постоянство его химического состава. Саморегуляция. Способность живых организмов поддерживать по- стоянство своего химического состава и физиологических процессов в непрерывно изменяющихся условиях внешней среды называется само- Правообладатель Народная асвета 9 § 1. Общие свойства живых организмов регуляцией. У животных саморегуляция осуществляется благодаря дея- тельности нервной и гуморальной систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение в организме по- казателей температуры, кровяного давления, количества воды, энергии, скорости обмен ных процессов. Только живые организмы могут сохра- нять постоянными показатели внутренней среды при изменении факторов внешней среды. Так, у теплокровных животных существуют многочис- ленные механизмы поддержания на постоянном уровне температуры тела вне зависимости от температуры окружающей среды. Гормоны инсулин и глюкагон обеспечивают постоянный уровень глюкозы в крови человека независимо от количества углеводов, поступающих с пищей. У растений отсутствует нервная система, поэтому гормональная регу- ляция у них является важнейшим фактором саморегуляции и управления ростом и развитием. Она осуществляется с помощью фитогормонов — низкомолекулярных органических веществ с высокой физиологической активностью. Водный баланс у растений поддерживается путем транс- пирации. Размножение. Любой вид в природе состоит из особей, существова- ние каждой из которых ограничено во времени. Рано или поздно жизнь отдельно взятой особи прекратится, но вид не перестанет существовать. Вы живание вида обеспечивается появлением потомства пу тем бесполого (рис. 1) или полового размножения существующих особей (родителей). Рис.1. Разнообразие способов вегетативного размножения у растений Корневищем Черенками Листьями Отводками Прививкой Усами Правообладатель Народная асвета 10 Глава 1. Организм и среда Размножение — свойство орга- низмов воспроизводить себе подоб- ных с сохранением главных призна- ков вида. Благодаря размножению обеспечивается непрерывность и пре - емственность жизни на Земле. В ос - нове размножения лежит с а м о в о с - п р о и з в е д е н и е новых молекул и структур, обусловленное наследст- венной информацией, которая нахо- дится в хромосомах родительских клеток. Самовоспроизведение тесно связано с явлением н а с л е д с т в е н - н о с т и. Если новый организм разви- вается на основе набора хромосом, идентичного набору одной родитель- ской особи (бесполое размножение), он будет ее полной копией — напри- мер, при вегетативном размножении у растений (см. рис. 1). У организма, содержащего хромосомы двух роди- телей разного пола (половое размно- жение), помимо признаков обоих родителей, могут появляться новые признаки как следствие образования новой комбинации наследственной информации. Например, у карегла- зых родителей может родиться ребе- нок с голубыми глазами. Рост и развитие — это свойства организмов, реализуемые в процес- се их жизни (рис. 2). Рост — коли- чественное увеличение размеров и массы тела путем деления клеток, сопровождающее развитие организма или его частей. Развитие — это качественные изменения в строении и функциональной активности организма. Следует различать индивидуаль- ное и историческое развитие видов. В процессе индивидуального разви- тия организмы данного вида постепенно и последовательно изменяются в течение своей жизни. Они приобретают новые признаки и свойства, Рис. 2. Примеры роста и развития Имаго Насекомые Яйцо Личинки Млекопитающие Птицы Правообладатель Народная асвета 11 § 2. Понятие о среде обитания и об окружающей среде а прежние могут быть утеряны. В результате индивидуального развития возникает новое качественное состояние организмов. В отличие от индивидуального развития историческое развитие вида сопровождается образованием новых видов и усложнением жизненных форм. В результате исторического развития возникло все видовое много- образие жизни на Земле. Повторим главное. Несмотря на разнообразие структурной орга- низации живых организмов, им присущи общие свойства. Для всех организмов характерно единство химического состава — тело постро- ено из белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Клетка яв- ляется структурно-функциональной единицей всего живого. Живой организм — открытая устойчивая система (в ней протекает обмен ве- ществ и энергии), способная к саморегуляции, размножению, росту и развитию. Ключевые вопросы. 1. Какие органические вещества являются основными компо- нентами тел живых организмов? 2. Что является структурно-функциональной единицей живых организмов? 3. Почему в одних случаях потомки полностью похожи на родителей, а в других — заметно отличаются? Ответ обоснуйте. Сложные вопросы. 1. Какие свойства живых организмов позволят сохраниться жизни на Земле в случае резкого потепления климата? Ответ обоснуйте. 2. Как вы думаете, может ли быть развитие организма без роста и наоборот? Ответ аргументируйте кон- кретными примерами. |