Биология:

С. И. Колесников
Биология:
пособие-репетитор
Учебное пособие
Третье издание, переработанное и дополненное
КНОРУС • МОСКВА • 2016
УДК573
ББК28.0
К60
Рецензенты:
В. Ф. Вальков, д-р биол. наук, проф.,
Л. А. Бугаев, канд. биол. наук, доц.
Колесников С. И.
К60 Биология: пособие-репетитор : учебное пособие / С. И. Колесников. —
3-е изд., перераб. и доп. — М. : КНОРУС, 2016. — 538 с.
ISBN 978-5-406-04616-6
Предназначено для подготовки к сдаче Единого государственного экзамена
(ЕГЭ) по биологии. Написано в соответствии с требованиями ЕГЭ и содержит
весь необходимый материал для успешной сдачи экзамена. Состоит из трех частей:
общая биология, многообразие живых организмов, человек. В пособие включены
примеры заданий ЕГЭ с ответами.
Может быть использовано абитуриентами, учащимися школ, лицеев, гимназий,
а также студентами и преподавателями биологии.
УДК 573
ББК 28.0
Колесников Сергей Ильич
Биология: пособие-репетитор
Сертификат соответствия № РОСС RU. АЕ51. Н 16604 от 07.07.2014.
Изд. № 9248. Формат 60 90/16.
Гарнитура «PetersburgC». Печать офсетная.
Усл. печ. л. 34,0. Уч.-изд. л. 21,8.
ООО «Издательство «КноРус».
117218, г. Москва, ул. Кедрова, д. 14, корп. 2.
Тел.: 8-495-741-46-28.
Email: office@knorus.ru http://www.knorus.ru
Отпечатано в ООО «Контакт».
107150, г. Москва, проезд Подбельского 4-й, д. 3.
ISBN 978-5-406-04616-6
© Колесников С. И., 2016
© ООО «Издательство «КноРус», 2016
Оглавление
Часть I. Общая биология
Глава 1. Жизнь, ее свойства и уровни организации . . . . . . . . .10
1.1. Предмет, задачи и методы биологии . . . . . . . . . . . . . . . . .10
1.2. Свойства живой материи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
1.3. Уровни организации живой природы . . . . . . . . . . . . . . . .13
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
Задание ЕГЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Ответы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18
Глава 2. Химический состав живых организмов . . . . . . . . . . . 20
2.1. Элементный состав . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2. Молекулярный состав . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
2.2.1. Неорганические вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2.2. Органические вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Задание ЕГЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
Ответы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
Глава 3. Строение клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
3.1. Клеточная теория . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2. Типы клеточной организации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
3.3. Строение эукариотической клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
3.3.1. Клеточная оболочка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
3.3.2. Цитоплазма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.3.3. Ядро . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
Задание ЕГЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
Ответы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .71
Глава 4. Обмен веществ и превращение энергии . . . . . . . . . . .73
4.1. Типы питания живых организмов . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
4.2. Понятие о метаболизме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
4.3. АТФ и ее роль в метаболизме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75
4.4. Энергетический обмен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.5. Пластический обмен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80
4.5.1. Фотосинтез . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.5.2. Хемосинтез . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.5.3. Биосинтез белка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
Задание ЕГЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
Ответы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96
Глава 5. Размножение и индивидуальное развитие
организмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98
5.1. Воспроизведение клеток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98
5.1.1. Хромосомный набор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98
•
4 Оглавление
5.1.2. Клеточный цикл . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.1.3. Деление эукариотических клеток . . . . . . . . . . . . . . 99
5.1.4. Деление прокариотических клеток . . . . . . . . . . . . . 102
5.2. Размножение организмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.2.1. Бесполое размножение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .105
5.2.2. Половое размножение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .107
5.2.3. Типы редукции числа хромосом . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.3. Индивидуальное развитие организмов . . . . . . . . . . . . . . .114
5.3.1. Типы онтогенеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .114
5.3.2. Эмбриональное развитие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115
5.3.3. Постэмбриональное развитие . . . . . . . . . . . . . . . . .119
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119
Задание ЕГЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120
Ответы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123
Глава 6. Генетика и селекция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
6.1. Наследственность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6.1.1. Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
6.1.2. Законы Г. Менделя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .126
6.1.3. Сцепленное наследование. Нарушение сцепления . . . .130
6.1.4. Генетика пола . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .131
6.1.5. Генетика крови . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132
6.1.6. Взаимодействие генов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
6.1.7. Хромосомная теория наследственности.
Нехромосомное наследование . . . . . . . . . . . . . . . . .135
6.1.8. Основные методы генетики . . . . . . . . . . . . . . . . . .136
6.2. Изменчивость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136
6.2.1. Ненаследственная (модификационная) изменчивость . . .137
6.2.2. Наследственная (генотипическая) изменчивость . . . . 138
6.2.3. Мутагенные факторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140
6.3. Селекция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
6.3.1. Основные методы селекции . . . . . . . . . . . . . . . . . .141
6.3.2. Селекция растений, животных и микроорганизмов . . . 144
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .149
Задание ЕГЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150
Ответы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153
Глава 7. Эволюция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
7.1. Эволюционное учение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
7.1.1. Развитие эволюционных идей . . . . . . . . . . . . . . . . .155
7.1.2. Микроэволюция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
7.1.3. Макроэволюция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
7.2. Развитие органического мира . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170
7.2.1. Доказательства эволюции органического мира . . . . . .170
7.2.3. Происхождение жизни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .174
7.2.3. Краткая история развития органического мира . . . . . .179
7.3. Происхождение и эволюция человека . . . . . . . . . . . . . . . .193
7.3.1. Происхождение человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193
•
Оглавление 5
7.3.2. Этапы эволюция человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . .196
7.3.3. Факторы антропогенеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
7.3.4. Расы современного человека . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .203
Задание ЕГЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .204
Ответы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207
Глава 8. Экология и учение о биосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
8.1. Экология особей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .208
8.1.1. Среды жизни и экологические факторы . . . . . . . . . . 208
8.1.2. Действие экологических факторов . . . . . . . . . . . . . .212
8.1.3. Основные экологические факторы . . . . . . . . . . . . . .214
8.1.4. Биологические ритмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217
8.2. Экология популяций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
8.2.1. Понятие о популяции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .217
8.2.2. Статические показатели популяции . . . . . . . . . . . . .218
8.2.3. Динамические показатели популяции . . . . . . . . . . . 221
8.2.4. Выживаемость и экологические стратегии . . . . . . . . .222
8.2.5. Регуляция численности популяции . . . . . . . . . . . . .224
8.3. Экология сообществ и экосистем . . . . . . . . . . . . . . . . . . .226
8.3.1. Понятие о биоценозе, биогеоценозе, экосистеме . . . . .226
8.3.2. Типы связей и взаимоотношений между организмами . . . 228
8.3.3. Структура и функционирование экосистем . . . . . . . .233
8.3.4. Биологическая продуктивность экосистем . . . . . . . . 236
8.3.5. Динамика экосистем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .237
8.3.6. Природные и антропогенные экосистемы . . . . . . . . . 238
8.4. Учение о биосфере . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .240
8.4.1. Геосферы Земли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
8.4.2. Структура биосферы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
8.4.3. Функции живого вещества . . . . . . . . . . . . . . . . . . .245
8.4.4. Круговорот веществ и поток энергии в биосфере . . . . .246
8.4.5. Биологическое разнообразие . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
8.4.6. Ноосфера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .252
8.5. Человек и биосфера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .254
8.5.1. Важнейшие экологические проблемы современности . . . .254
8.5.2. Охрана природы и рациональное природопользование . . .258
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .261
Задание ЕГЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .262
Ответы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .265
Часть II. Многообразие живых организмов
Глава 9. Вирусы, бактерии, грибы, лишайники . . . . . . . . . . . .270
9.1. Царство Вирусы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
9.2. Бактерии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .272
9.3. Царство Грибы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
9.4. Лишайники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .279
Задание ЕГЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .280
•
6 Оглавление
Ответы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .283
Глава 10. Растения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
10.1. Подцарство Низшие растения. Водоросли . . . . . . . . . . . .286
10.2. Ткани и органы высших растений . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
10.2.1. Ткани . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .289
10.2.2. Вегетативные органы растений . . . . . . . . . . . . . . 292
10.2.3. Генеративные органы растений . . . . . . . . . . . . . . 303
10.3. Подцарство Высшие растения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .309
10.3.1. Споровые растения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .309
10.3.2. Семенные растения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .323
Задание ЕГЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .323
Ответы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .326
Глава 11. Животные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
11.1. Подцарство Простейшие (Одноклеточные) . . . . . . . . . . . 330
11.1.1. Общая характеристика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330
11.1.2. Тип Саркомастигофоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . .332
11.1.3. Тип Инфузории . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .334
11.1.4. Тип Апикомплекса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
11.2. Тип Кишечнополостные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
11.2.1. Общая характеристика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .336
11.2.2. Класс Гидроидные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
11.2.3. Класс Сцифоидные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .341
11.2.4. Класс Коралловые полипы . . . . . . . . . . . . . . . . .342
11.3. Тип Плоские черви . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .342
11.3.1. Общая характеристика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .342
11.3.2. Класс Ресничные черви . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
11.3.3. Класс Сосальщики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
11.3.4. Класс Ленточные черви . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
11.4. Тип Круглые черви . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .347
11.4.1. Общая характеристика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .347
11.4.2. Класс Нематоды (Собственно круглые черви) . . . . .349
11.5. Тип Кольчатые черви . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
11.5.1. Общая характеристика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .350
11.5.2. Класс Малощетинковые (Олигохеты) . . . . . . . . . .353
11.5.3. Класс Многощетинковые (Полихеты) . . . . . . . . . .353
11.5.4. Класс Пиявки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
11.6. Тип Моллюски . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
11.6.1. Общая характеристика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .354
11.6.2. Класс Брюхоногие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
11.6.3. Класс Двустворчатые . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .357
11.6.4. Класс Головоногие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
11.7. Тип Членистоногие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358
11.7.1. Общая характеристика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .358
11.7.2. Класс Ракообразные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
11.7.3. Класс Паукообразные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
•
Оглавление 7
11.7.4. Класс Насекомые . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .366
11.8. Тип Хордовые . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .373
11.8.1. Класс Ланцетники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
11.8.2. Рыбы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .376
11.8.3. Класс Земноводные (Амфибии) . . . . . . . . . . . . . .381
11.8.4. Класс Пресмыкающиеся (Рептилии) . . . . . . . . . . .386
11.8.5. Класс Птицы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .391
11.8.6. Класс Млекопитающие (Звери) . . . . . . . . . . . . . .398
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .408
Задание ЕГЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .409
Ответы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .412
Часть III. Человек
Глава 12. Человек и его здоровье . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .414
12.1. Ткани, органы, регуляция жизнедеятельности . . . . . . . . . 414
12.1.1. Ткани . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .414
12.1.2. Органы и системы органов . . . . . . . . . . . . . . . . . 417
12.1.3. Нервная и гуморальная регуляция деятельности
организма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .417
12.2. Опорно-двигательная система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .418
12.2.1. Скелет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .419
12.2.2. Скелетные мышцы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424
12.3. Пищеварительная система и обмен веществ . . . . . . . . . . .427
12.3.1. Пищеварительная система . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
12.3.2. Обмен веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .436
12.4. Дыхательная система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442
12.4.1. Внешнее дыхание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .442
12.4.2. Транспорт газов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .445
12.4.3. Газообмен в легких и тканях . . . . . . . . . . . . . . . .446
12.5. Выделительная система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .446
12.6. Кровеносная система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450
12.6.1. Кровь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .450
12.6.2. Кровообращение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .455
12.7. Нервная система и высшая нервная деятельность . . . . . . . 463
12.7.1. Нервная система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .463
12.7.2. Высшая нервная деятельность . . . . . . . . . . . . . . .469
12.8. Органы чувств (анализаторы) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .478
12.9. Кожа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .483
12.10. Железы внутренней секреции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .486
12.11. Размножение и развитие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490
12.11.1. Мужская и женская половые системы . . . . . . . . . .490
12.11.2. Развитие организма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494
Контрольные вопросы и задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .496
Задание ЕГЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .496
Ответы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .499
Приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .501
Вклад некоторых ученых в развитие биологии . . . . . . . . . . . . .501
•
8 Оглавление
Некоторые знаменательные даты в развитии биологии . . . . . . . .510
Основные теории, законы, правила и принципы биологии . . . . . 516
1. Теории . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
2. Законы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
3. Правила . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .519
4. Принципы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520
Краткий словарь латинских и греческих префиксов, суффиксов,
корней (префиксы набраны курсивом, перед суффиксами
стоит дефис) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .521
Задачи по биологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .525
Задачи по молекулярной биологии . . . . . . . . . . . . . . . . . 525
Задачи по генетике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .528
Моногибридное скрещивание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .528
Дигибридное скрещивание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529
Генетика крови . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .531
Родословные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532
Сцепленное наследование и кроссинговер . . . . . . . . . . . . .533
Сцепленное с полом наследование . . . . . . . . . . . . . . . . . .534
Генетика популяций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .536
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .537
Часть I
Общая биология
Глава 1
Жизнь, ее свойства
и уровни организации
1.1. Предмет, задачи и методы биологии
Биология (греч. bio — жизнь и logos — знание, учение, наука) — наука о живой природе. Термин «биология» был предложен в 1802 г.
Ж. Б. Ламарком и Г. Р. Тревиранусом независимо друг от друга.
Многообразие живой природы настолько велико, что современная
биология представляет собой комплекс биологических наук, значительно отличающихся одна от другой. При этом каждая имеет собственный
предмет изучения, методы, цели и задачи.
Система биологических наук. Биологические науки можно разделить по направлениям исследований.
1. Науки, изучающие систематические группы живых организмов:
вирусология — наука о вирусах, микробиология — наука о микроорганизмах, микология — наука о грибах, ботаника (фитология) — наука
о растениях, зоология — наука о животных, антропология — наука о человеке.
2. Науки, изучающие разные уровни организации всего живого: молекулярная биология — наука о свойствах и проявлении жизни
на молекулярном уровне, цитология — наука о клетках, гистология —
наука о тканях.
3. Науки, изучающие структуру, свойства и проявления жизни
отдельных организмов: анатомия — наука о внутреннем строении,
морфология — наука о внешнем строении, физиология — наука о жизнедеятельности целостного организма и его частей, генетика — наука
о наследственности и изменчивости организмов.
4. Науки, изучающие структуру, свойства и проявления коллективной жизни и сообществ живых организмов: экология — наука об отношениях живых организмов между собой и окружающей их средой,
биогеография — наука о закономерностях географического распространения живых организмов.
5. Науки о развитии живой материи: биология индивидуального
развития — наука о развитии живого организма от момента его за-
•
Глава 1. Жизнь, ее свойства и уровни организации 11
рождения до смерти, эволюционное учение — наука об историческом
развитии живой природы, палеонтология — наука о развитии жизни
в прошлые геологические времена.
6. Науки, использующие различные методы исследований: биохимия (на стыке биологии и химии) — наука о химических веществах
и процессах в живых организмах; биофизика (на стыке биологии и физики) — наука о физических и физико-химических явлениях в живых
организмах.
7. Прикладные науки: биотехнология — совокупность методов
получения полезных для человека продуктов и явлений с помощью
живых организмов, бионика — разработка технических устройств
по подобию живых систем, растениеводство, животноводство, ветеринария и др.
Задачи биологии: изучение закономерностей проявления жизни
(строения и функций живых организмов и их сообществ, распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и неживой природой); раскрытие сущности жизни; систематизация многообразия
живых организмов.
Методы биологических исследований. Современная биология
располагает широким набором методов исследования. Основными
являются следующие методы. Метод наблюдения и описания заключается в сборе и описании фактов. Метод измерений использует измерения характеристик объектов. Сравнительный метод основан на анализе сходства и различий изучаемых объектов. Исторический метод
изучает ход развития исследуемого объекта. Метод эксперимента дает
возможность изучать явления природы в заданных условиях. Метод
моделирования позволяет описывать сложные природные явления относительно простыми моделями.
Связь биологии с другими науками. Биология тесно связана
с фундаментальными науками (математикой, физикой, химией), естественными (геологией, географией, почвоведением), общественными
(психологией, социологией), прикладными (биотехнологией, бионикой, растениеводством, охраной природы) и принадлежит к комплексу естественных наук, то есть наук о природе.
Значение биологии. Биология является теоретической основой
таких наук, как медицина, психология, социология. Биологические
знания используются в пищевой промышленности, фармакологии,
сельском, лесном и промысловом хозяйстве. Достижения биологии
используются при решении глобальных проблем современности: взаимоотношения общества с окружающей средой, рационального природопользования и охраны природы, продовольственного обеспечения.
•
12 Часть I. Общая биология
1.2. Свойства живой материи
Отечественным ученым М. В. Волькенштейном (1965) предложено
следующее определение: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот».
Однако до сих пор общепризнанного определения понятия «жизнь»
не существует. Но можно выделить признаки (свойства) живой мате‑
рии, отличающие ее от неживой.
1. Определенный химический состав. Живые организмы состоят
из тех же химических элементов, что и объекты неживой природы, однако соотношение этих элементов различно. Основными элементами
живых существ являются С, О, N и Н.
2. Клеточное строение. Все живые организмы, кроме вирусов,
имеют клеточное строение. Вне клетки жизни нет.
3. Обмен веществ и энергозависимость. Живые организмы являются открытыми системами, они зависят от поступления в них
из внешней среды веществ и энергии.
4. Саморегуляция (гомеостаз). Живые организмы обладают способностью поддерживать гомеостаз — постоянство своего химического состава и интенсивность обменных процессов.
5. Раздражимость. Живые организмы проявляют раздражимость,
то есть способность отвечать на определенные внешние воздействия
специфическими реакциями.
6. Наследственность. Живые организмы способны передавать
признаки и свойства из поколения в поколение с помощью носителей
информации — молекул ДНК и РНК.
7. Изменчивость. Живые организмы способны приобретать новые
признаки и свойства.
8. Самовоспроизведение (размножение). Живые организмы способны размножаться — воспроизводить себе подобных.
9. Индивидуальное развитие (онтогенез). Каждой особи свойственен онтогенез — индивидуальное развитие организма от зарождения до конца жизни (смерти или нового деления). Развитие сопровождается ростом.
10. Эволюционное развитие (филогенез). Живой материи в целом свойственен филогенез — историческое развитие жизни на Земле
с момента ее появления до настоящего времени.
11. Адаптации. Живые организмы способны адаптироваться,
то есть приспосабливаться к условиям окружающей среды.
•
Глава 1. Жизнь, ее свойства и уровни организации 13
12. Ритмичность. Живые организмы проявляют ритмичность жизнедеятельности (суточную, сезонную и др.).
13. Целостность и дискретность. С одной стороны, вся живая материя целостна, определенным образом организована и подчиняется
общим законам; с другой стороны, любая биологическая система состоит из обособленных, хотя и взаимосвязанных элементов.
14. Иерархичность. Начиная от биополимеров (белков и нуклеиновых кислот) до биосферы в целом все живое находится в определенной соподчиненности. Функционирование биологических систем
на менее сложном уровне делает возможным существование более
сложного уровня (см. следующий параграф).
1.3. Уровни организации живой природы
Иерархичность организации живой материи позволяет условно
подразделить ее на ряд уровней (рис. 1.1). Уровень организации живой материи — это функциональное место биологической структуры
определенной степени сложности в общей иерархии живого. Выделяют
следующие уровни организации живой материи: молекулярный, субклеточный, клеточный, органно-тканевой, организменный, популяционно-видовой, биоценотический, биогеоценотический, биосферный.
1. Молекулярный (молекулярно-генетический). На этом уровне
живая материя организуется в сложные высокомолекулярные органические соединения, такие как белки, нуклеиновые кислоты и др.
2. Субклеточный (надмолекулярный). На этом уровне живая материя организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану,
эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.
3. Клеточный. На этом уровне живая материя представлена клетками. Клетка является элементарной структурной и функциональной
единицей живого.
4. Органно-тканевой. На этом уровне живая материя организуется
в ткани и органы. Ткань — совокупность клеток, сходных по строению
и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган — часть многоклеточного организма, выполняющая определенную
функцию или функции.
5. Организменный (онтогенетический). На этом уровне живая
материя представлена организмами. Организм (особь, индивид) — неделимая единица жизни, ее реальный носитель, характеризующийся
всеми ее признаками.
•
14 Часть I. Общая биология
Вселенная
?
Галактики
Солнечная система
Супермакромир,
или космос
(очень большой)
Земля
Биосфера
Экосистемы
Сообщества
Жизнь
Популяции
Организмы
Макромир
(обычный)
Системы
органов
Органы
Ткани
Клетки
Микромир
(очень
маленький)
Граница
жизни
Субклеточные
структуры
Молекулы
Отсутствие
жизни
Атомы
Элементарные
частицы
Рис. 1.1. Иерархия природных систем
Область
биологии
•
Глава 1. Жизнь, ее свойства и уровни организации 15
6. Популяционно-видовой. На этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция — совокупность особей одного
вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Вид — совокупность
особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определенную
область (ареал).
7. Биоценотический. На этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории.
8. Биогеоценотический. На этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз — совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).
9. Биосферный. На этом уровне живая материя формирует биосферу. Биосфера — оболочка Земли, преобразованная деятельностью
живых организмов.
Необходимо отметить, что биогеоценотический и биосферный
уровни организации живой материи выделяют не всегда, поскольку
они представлены биокосными системами, включающими не только
живое вещество, но и неживое. Также часто не выделяют субклеточный и органно-тканевой уровни, включая их в клеточный и организменный соответственно.
Контрольные вопросы и задания
1. Что является предметом изучения биологии?
2. Как классифицируют биологические науки?
3. Каковы задачи биологии?
4. Охарактеризуйте методы биологии.
5. С какими науками связана биология?
6. Почему биология относится к естественным наукам?
7. Где используются достижения биологии?
8. Что такое жизнь? Какие признаки (свойства) отличают живую
материю от неживой?
9. Назовите и охарактеризуйте уровни организации живой материи.
•
16 Часть I. Общая биология
Задание ЕГЭ
Часть 1
Выберите один правильный ответ.
A1. Какая наука изучает насекомых:
1) энтомология;
2) малакология;
3) арахнология;
4) орнитология?
A2. Наука о развитии жизни в прошлые геологические времена называется:
1) история биологии;
2) эволюционное учение;
3) биология индивидуального развития;
4) палеонтология.
A3. Какой из методов биологических исследований возник позже
других:
1) метод описания;
2) метод сравнения;
3) метод эксперимента;
4) метод моделирования?
A4. Как называется метод, позволяющий изучать явления природы
в заданных условиях:
1) метод наблюдения;
2) метод описания;
3) метод сравнения;
4) метод эксперимента?
A5. Как называется способность живых организмов способность отвечать на определенные внешние воздействия специфическими
реакциями:
1) гомеостаз;
2) размножение;
3) раздражимость;
4) адаптация?
A6. Как называется способность живых организмов сохранять свои
признаки и свойства признаки и свойства:
1) изменчивость;
2) наследственность;
3) филогенез;
4) онтогенез?
•
Глава 1. Жизнь, ее свойства и уровни организации 17
A7. К какому уровню организации живой материи относится митоходрия:
1) молекулярному;
2) субклеточному;
3) клеточному;
4) органно-тканевому?
A8. На каком уровне организации живой материи происходят процессы удвоения ДНК:
1) молекулярном;
2) клеточном;
3) организменном;
4) биогеоценотическом?
A9. На каком уровне организации живой материи происходит взаимодействие различных видов живых организмов:
1) организменном;
2) популяционно-видовом;
3) биогеоценотическом;
4) биосферном?
A10. Примером биоценотического уровня организации живой материи является:
1) стадо коров;
2) березовая роща;
3) амеба обыкновенная;
4) биосфера.
Часть 2
Выберите три правильных ответа.
В1. Признаками (свойствами) живой материи, отличающими ее
от неживой, являются:
1) клеточное строение;
2) радиоактивность;
3) саморегуляция;
4) запах;
5) наследственность;
6) агрегатное состояние.
Ответ:
Установите соответствие между содержанием первого и второго
столбцов.
•
18 Часть I. Общая биология
В2. Установите соответствие между царством живых организмов
и науками, изучающими его представителей.
наука
А) энтомология
Б) ихтиология
В) флористика
Г) лихенология
Д) гельминтология
Е) дендрология
Ответ:
А
Б
Царство
1) царство Растения
2) царство Животные
В
Г
Д
Е
Установите правильную последовательность биологических про‑
цессов и явлений.
В3. Установите последовательность расположения уровней организации живой материи от простого к более сложным.
А) организменный
Б) биоценотический
В) молекулярный
Г) популяционно-видовой
Д) биосферный
Е) клеточный
Ответ:
Часть 3
C1. Каковы задачи биологии?
C2. Каково значение биологии?
Ответы
Часть 1
№ задания
Ответ
А1
1
А2
4
А3
4
А4
4
А5
3
А6
2
А7
2
А8
2
А9
3
Часть 2
№ задания
Ответ
В1
135
В2
221121
В3
ВЕАГБД
А10
2
•
Глава 1. Жизнь, ее свойства и уровни организации 19
Часть 3
№ заОтвет
дания
C1
Элементы ответа:
1) изучение закономерностей проявления жизни (строения
и функций живых организмов и их сообществ, распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом
и неживой природой;
2) раскрытие сущности жизни;
3) систематизация многообразия живых организмов.
C2
Элементы ответа:
1) биология — теоретическая основа ряда наук, таких как медицина, психология, социология;
2) биология — теоретическая основа ряда отраслей промышленности: пищевой, фармакологической, сельского, лесного, охотничьего, рыболовного хозяйств;
3) биология — теоретическая основа в решении глобальных проблем современности: взаимоотношения общества
с окружающей средой, рационального природопользования и охраны природы, продовольственного обеспечения.
Литература
Билич Г. Л., Крыжановский В. А. Биология для поступающих в вузы.
М. : ИД «ОНИКС 21 век», 2008.
Биологический энциклопедический словарь / гл. ред. М. С. Гиляров.
М. : Сов. энциклопедия, 1986.
Богданова Т. Л., Солодова Е. А. Биология: справочное пособие для старшеклассников и поступающих в вузы. Полный курс подготовки
к выпускным экзаменам. М. : АСТ : ПРЕСС ШКОЛА, 2012.
Заяц Р. Г., Бутвиловский В. Э., Давыдов В. В., Рачковская И. В. Биология:
для поступающих в вузы. Мн. : Вышэйшая школа, 2011.
Кириленко А. А., Колесников С. И. Биология. Тематические тесты.
Подготовка к ЕГЭ. Базовый, повышенный, высокий уровни.
10—11 классы. 4-е изд., перераб. и доп. : учеб.-метод. пособие.
Ростов-н / Д : Легион, 2012.
Колесников С. И. Общая биология : учебник. М. : КНОРУС, 2012.
Мамонтов С. Г. Биология : учеб. пособие. М. : Дрофа, 2012.
Мустафин А. Г. Биология. Для выпускников школ и поступающих
в вузы : учебное пособие / А. Г. Мустафин ; под ред. проф.
В. Н. Ярыгина. 12-е изд., перераб. и доп. М. : КНОРУС, 2012.
Общая биология / под ред. Д. К. Беляева, Г. М. Дымшица. М. : Просвещение, 2005.
Реймерс Н. Ф. Основные биологические понятия и термины : кн. для
учителя. М. : Просвещение, 1988.
Чебышев Н. В., Кузнецов С. В., Зайчикова С. Г. Биология : пособие для
поступающих в вузы : в 2 т. М. : Новая волна : Умеренков, 2011.
Тематическая подборка издательства «КНОРУС»
Колесников С.И. Общая биология (для СПО) : учеб. пособие. М. :
КНОРУС, 2014.
Мустафин А.Г. Биология. Для выпускников школ и поступающих
в вузы : учеб. пособие. М. : КНОРУС, 2014.