Биология параграф 3: Параграф 3. Разнообразие живой природы. Царства живых организмов

Параграф 3. Разнообразие живой природы. Царства живых организмов



Вопрос 1. Чем растения отличаются от животных?

Растения и животные являются живыми организмами. У них много общего, однако, есть и существенные различия. Обычно, растения способны самостоятельно образовывать питательные вещества из неорганических молекул, пользуясь энергией солнечного света. Исключение составляют растения-паразиты. Животные питаются лишь готовыми питательными веществами. Рост растений не ограничен, т. е. они могут расти в течение почти целой жизни. Большая часть животных растут до определенного возраста. Животные подвижны. Растения способны только к ограниченным движениям листьев и стеблей. Растения имеют клетки с прочными оболочками (целлюлоза), у клеток животных оболочка пластичная.

Вопрос 2. Какие признаки характерны для живых организмов?

Живые организмы растут, питаются, дышат, развиваются, размножаются, обладают раздражимостью, выделяют в окружающую их среду продукты своей жизнедеятельности (обмен веществ и энергии).

Все живые организмы состоят из клеток (кроме вирусов).

Вопрос 1. Какие царства живых организмов вы знаете?

Выделяют четыре царства: Бактерии, Грибы, Растения и Животные.

Вопрос 2. Какие особенности отличают живые организмы от неживых объектов?

Живые организмы от неживых объектов отличаются следующими особенностями: рост, питание, дыхание, развитие, размножение, раздражимость, выделение, обмен веществ и энергии, подвижность. Неживые объекты такими особенностями не обладают.

Вопрос 3. Какое значение для существования жизни на Земле имеет способность организмов к размножению?

Если прекратиться размножение на любой ступени организмов, постепенно исчезнет всё живое. Это говорит о взаимосвязи живых организмов. Размножение осуществляет передачу наследственной информации и преемственность поколений. Размножение позволяет популяции существовать, продолжать свой вид.

Подумайте

Рассмотрите рисунок 9. Какое явление изображено на нём и почему оно получило название «цепь питания»? Самостоятельно составьте пищевую цепь, характерную для живых организмов, обитающих в вашей местности.

На этом рисунке изображено явление «цепь питания». Оно действительно похоже на цепочку из определенных звеньев, которые последовательно сменяют друг друга. Примеры:

Солнце →трава →заяц →волк;

Солнце → листва дерева →гусеница →птица (синица, иволга) →ястреб или сокол;

Ель →белка →куница;

Солнце →трава →гусеница →мышь →гадюка →ёж →лиса.

Задания. Составьте план параграфа.

План параграфа

§3. Разнообразие живой природы. Царства живых организмов. Отличительные признаки живого.

План параграфа:

1. Царства живых организмов;

2. Отличия живых организмов от неживых объектов;

3. Основные особенности живых организмов;

3.1. Клеточное строение;

3.2. Химический состав;

3.3. Обмен веществ;

3.4. Раздражимость;

3.5. Рост;

3.6. Развитие;

3.7. Размножение.

Конспекты уроков по биологии

Найти конспект по теме:

Выбери класс:

567891011

5 класс

• Биологические знания в жизни человека
• Водоросли. Их значение
• Грибы. Способы питания грибов
• Деление клетки
• Жизнедеятельность клетки
• Значение водорослей
• Значение растений
• Лишайники. Мхи. Плауны. Хвощи. Папоротники
• Методы изучения биологии
• Многообразие и значение грибов
• Низшие и высшие растения
• Папоротники
• Пластиды и химический состав клетки
• Покрытосеменные растения
• Происхождение растений
• Строение и жизнедеятельность бактерий
• Строение клетки
• Структура биологии
• Ткани растений
• Форма бактерий, роль бактерий в природе и жизни человека
• Функции неорганических веществ (воды и минеральных солей)
• Царства живых организмов. Их среда обитания
• Экологические факторы и их влияние на организмы. Увеличительные приборы

6 класс

• Вегетативное размножение покрытосеменных растений
• Видоизменение побегов
• Виды корней
• Классификация растений
• Клеточное строение листа
• Корневая система
• Мхи
• Плоды
• Произрастание семян
• Размножение голосеменных растений
• Размножение споровых растений
• Семейства крестоцветные и розоцветные
• Семейство злаки
• Семейство лилейные
• Семейство мотыльковые (бобовые)
• Семейство паслёновые
• Семейство сложноцветные
• Соцветия
• Способы размножения растений
• Строение стебля
• Условия произрастания корней
• Цветок
• Части растения

7 класс

• Класс Костные рыбы

8 класс

• Артериальное давление
• Биологические ритмы. Сон и его значение
• Борьба организма с инфекцией. Иммунитет
• Виды иммунитета
• Витамины
• Вклад учёных в учение о Высшей Нервной Деятельности
• Внутренняя среда организма. Кровь и остальные компоненты среды
• Воля и эмоции. Внимание
• Всасывание. Роль печени
• Выделение
• Гигиена дыхания
• Гигиена зрения. Предупреждение глазных болезней
• Гигиена кожи
• Головной мозг
• Движение крови по сосудам
• Движение лимфы
• Добавочный скелет. Соединение костей
• Дыхательная система
• Железы внешней, внутренней и смешанной секреции
• Значение и строение опорно-двигательной системы
• Значение нервной системы
• Значение, строение и функционирование нервной системы
• Зрение
• Иммунитет
• Клетка
• Клеточное строение организма
• Круги кровообращения
• Лёгкие и механизм дыхания
• Мышцы
• Нарушение опорно-двигательного аппарата
• Нарушение осанки и плоскостопие
• Наследственные и врождённые заболевания
• Науки, изучающие человека
• Нервная система человека
• Нервы
• Нефрон
• Нормы питания
• Обмен веществ
• Обмен веществ в организме
• Обменные процессы в пищеварении
• Общий обзор человека
• Опорно-двигательный аппарат
• Орган равновесия, мышечное и кожное чувство, обонятельный и вкусовой анализаторы
• Органы слуха
• Осанка и плоскостопие
• Осевой скелет
• Основные признаки животных
• Особенности высшей нервной деятельности человека
• Особенность ВНД человека. Познавательные процессы
• Первая помощь при кровотечении
• Первая помощь при поражении органов дыхания
• Первая помощь при ушибах, переломах костей и вывихах суставов
• Перетяжка пальца
• Пищеварение в желудке
• Пищеварительная система
• Пищеварительная система. Значение пищи и её состав
• Поведение и психика человека
• Покровы тела
• Правильное потребление воды
• Программы поведения и фазы сна
• Процессы памяти
• Работа мышц
• Работоспособность. Режим дня
• Развитие анатомии как науки
• Размножение. Половая система
• Расы человека. Среда обитания
• Регуляция дыхания
• Регуляция пищеварения
• Рефлекторная регуляция
• Систематическое положение человека и развитие организма
• Системы дыхания
• Слуховой анализатор
• Слуховой аппарат
• Соматический и вегетативный отделы нервной системы
• Строение глаза
• Строение головного мозга
• Строение зубов
• Строение и работа сердца
• Строение кожи
• Строение лёгких
• Строение мышц
• Структура тела человека
• Ткани человека
• Тонкая кишка
• Транспортные системы организма
• Третий закон Менделя. Закон независимого наследования
• Уровни организации организма
• Учение Чарлза Дарвина о естественном отборе
• Формы естественного отбора
• Фотосинтез
• Функциональные возможности системы дыхания
• Химическая организация клетки
• Центральная нервная система. Спинной мозг
• Эволюционная теория Ж. Б. Ламарка
• Эмоции. Внимание
• Энергетический обмен
• Эритроциты, лейкоциты и тромбоциты
• Эукариотическая клетка

9 класс

• Антропогенез
• АТФ и другие органические соединения клетки
• Бесполое размножение организмов
• Биология как наука. Методы исследования в биологии
• Биология – наука о живом мире
• Биосинтез белка
• Борьба за существование и естественный отбор
• Введение в генетику
• Введение в общую биологию
• Введение. Многообразие живого мира
• Вид, его критерии и структура
• Вид, популяция, экологические факторы
• Видообразование
• Видообразование. Микро- и макроэволюция
• Вирусы. Методы цитологии. Клеточная теория
• Возникновение жизни на Земле. Современные представления о возникновении жизни
• Генетика
• Генетика пола
• Деление клетки. Митоз
• ДНК и РНК. Нуклеиновые кислоты. Сходства и различия
• Животный организм и его особенности
• Жиры
• Закономерности наследования признаков, установленные Г. Менделем. Моногибридное скрещивание
• Изменчивость
• Изолирующие механизмы
• Кожа
• Комплекс Гольджи, лизосомы, митохондрии, пластиды
• Макроэволюция
• Метаболизм. Энергетический обмен
• Методы изучения природы
• Методы научного познания
• Методы селекции. Гибридизация и отбор
• Многообразие растений
• Многообразие форм живых организмов
• Наследование групп крови
• Научные и социально-экономические предпосылки возникновения теории Чарлза Дарвина
• Начальные этапы развития жизни
• Нервная регуляция
• Обеспечение клеток энергией
• Общие закономерности биологической эволюции
• Общие свойства живого
• Онтогенез
• Оплодотворение
• Опорно-двигательная система
• Организм. Примитивные организмы
• Органоид
• Основные закономерности эволюции
• Основные понятия генетики
• Отличительные особенности растительного организма
• Первый и второй законы Менделя
• Пластический обмен. Биосинтез белков
• Половое размножение
• Популяция как единица эволюции
• Постэмбриональное развитие
• Приспособленные особенности строения, окраски тела и поведения животных
• Происхождение человека
• Развитие биологии в додарвинский период
• Размножение живых организмов
• Растительный организм и его особенности
• Саморазвитие экосистемы
• Свойства генетического кода
• Свойства живых организмов
• Свойства живых организмов и уровни организации
• Синтез белка
• Синтез белков в клетке
• Состав и строение белков
• Способы питания, размножение клетки
• Сравнение клеток прокариот и эукариот
• Средообразующая деятельность организмов. Круговорот веществ в биосфере
• Становление науки биологии
• Типы питания клеток и живых организмов
• Транспорт ионов. Рибосомы. ЭПС
• Углеводы
• Углеводы
• Фотосинтез
• Характеристика бактерий. Строение бактерий
• Химический состав клетки
• Царство Грибы. Лишайники
• Эволюционная роль мутации
• Эволюция
• Экологическое сообщество. Биогеоценоз. Экосистема
• Энергетический обмен
• Энергический обмен в клетке

10 класс

• Автотрофное питание. Фотосинтез.
• Анализирующее и дигибридное скрещивания
• Антропогенез. Основные теории происхождения человека
• Аппарат Гольджи
• АТФ и другие органические соединения клетки
• Белки
• Биологические науки
• Вирусы и бактериофаги. Неклеточные формы жизни
• Вода
• Возникновение жизни на Земле
• Возникновение и развитие эволюционных представлений
• Гаметогенез
• Гаметогенез и оплодотворение
• Генетика
• Генетика пола. Наследование признаков, сцепленных с полом
• Закономерности наследования, сцепленного с полом
• Законы Менделя
• Изменчивость
• История изучения биологии
• Клетка. Строение эукариотической клетки
• Клеточная мембрана
• Клеточные включения и вакуоль
• Клеточный центр
• Лизосомы
• Липиды
• Мейоз
• Мембрана и органоиды
• Методы исследования биологии. Уровни организации
• Минеральные вещества и их роль в клетке
• Митохондрии
• Многообразие живого мира. Уровни организации и основные свойства живых организмов
• Нуклеиновые кислоты
• Обмен веществ и энергии в клетках
• Овуляция, подготовка к имплантации зародыша, менструация
• Оплодотворение
• Органоиды клетки
• Основные критерии живого
• Половое размножение. Гаметогенез
• Приспособленность как фактор жизни
• Размножение живых организмов
• Сравнение ДНК и РНК
• Теория эволюции Дарвина
• Типы яйцеклеток
• Углеводы
• Цитоплазма
• Этапы развития жизни на Земле
• Ядро

11 класс

• Основные направления развития современной биологии
• Основы цитологии. Клеточная теория
• Особенности химического состава клетки
• Развитие биологии в Эпоху Возрождения
• Строение животной и растительной клетки
• Строение клетки. Лизосомы
• Строение клетки. Митохондрии. Пластиды. Органоиды движения
• Строение клетки. Эндоплазматическая сеть. Комплекс Гольджи
• Строение клеточной мембраны
• Строение хлоропласта и митохондрии
• Уровни организации живой материи

Конспектирование — удобная и эффективная, с точки зрения организации и проверки процесса освоения знаний, форма работы. Она позволяет существенно упростить и ускорить процесс систематизации и запоминания даже больших объемов информации. Именно на конспектировании, как основе, строится послешкольный образовательный процесс — в колледжах, ВУЗах и техникумах. Поэтому эта технология, освоенная еще в школьный период, позволит быстрее адаптироваться к особенностям преподавания, с которыми подросток столкнется впоследствии. Удобные и понятные конспекты уроков по всем предметам позволят в кратчайшие сроки повторить всю необходимую информацию перед проверочной, контрольной, коллоквиумом, экзаменом и пр. Если повторение по учебникам и практикумам заняло бы дни, недели, то законспектированный материал позволит сделать это за считанные часы. Но только в том случае, если оно выполнено грамотно и профессионально. Научиться составлять собственные материалы-конспекты возможно, а в качестве образца многие эксперты и педагоги рекомендуют готовые, представленные на платформе Еуроки.

Кому пригодятся конспекты уроков по различным предметам?

Актуальные и практичные в применении конспекты для классных записей, приведенные на указанной выше площадке, будут полезны:

• школьникам, активно интересующимся той или иной наукой. С их помощью они смогут ознакомиться с учебным материалом, изложенным в разных программах, УМК по выбранной ими дисциплине. Тем самым, расширится их кругозор, знания станут более полными и глубокими;
• подросткам, испытывающим те или иные трудности с освоением курса определенных школьных программ. Законспектированные понятия, законы, термины, их взаимосвязи помогут быстрее запомнить базовые, ключевые моменты из учебного материала школьных предметов. Спустя непродолжительное время учащиеся смогут заметить улучшение результатов — более высокие оценки, глубокие знания, интерес к познанию в целом;
• тем учащимся, которые часто по тем или иным причинам пропускают уроки в школе. Например, ездят на соревнования, спортивные сборы, творческие конкурсы, часто болеют или проходят долгую и сложную реабилитацию. С помощью законспектированных данных они смогут, не тратя много времени на подготовку, быть в курсе того, что в данный момент изучается в школе их одноклассниками.

Есть ли толк от готовых конспектов по различным предметам?

Полезные материалы площадки оценили многие, но не все. Например, некоторые родители и школьные педагоги с предубеждением относятся к различным платформам. Возможно, их точка зрения изменится, если они оценят все те преимущества, которыми располагает краткая запись параграфов учебника по школьным дисциплинам:

• наглядность. Вся информация представлена в сжатой форме, а значит можно, бегло изучив ее, быстро найти все необходимое для ответа, выполнения задания учителя;
• удобство применения. Заниматься по этому источнику можно в любое время и в любом месте, удобном пользователю. Можно составить свой собственный план работы, учитывающий все индивидуальные задачи и особенности обучения;
• быстрота запоминания. Краткие тезисы, основные мысли запомнить намного проще, чем обширный материал учебников, особенно по ряду дисциплин.

Еще одно важное преимущество, которое отмечают практически все пользователи, в том числе — педагоги и эксперты. Занимаясь по готовым законспектированным материалам, школьники постепенно обретают и закрепляют навыки самостоятельного грамотного конспектирования. Главное, чтобы эта работа велась системно и регулярно. И тогда уже в школе столь ценное умение, которое обязательно пригодится впоследствии, будет приобретено и отработано. Это актуально, полезно и выгодно для семейного бюджета.

Что такое биология? | Живая наука

Биология занимается изучением всех живых организмов, в том числе этого очаровательного жука и растения, на котором он сидит. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Биология изучает жизнь. Слово «биология» происходит от греческих слов «биос» (что означает «жизнь») и «логос» (что означает «изучение»). В целом биологи изучают строение, функции, рост, происхождение, эволюцию и распространение живых организмов.

Биология важна, потому что она помогает нам понять, как работают живые существа и как они функционируют и взаимодействуют на нескольких уровнях, согласно Британской энциклопедии . Достижения в области биологии помогли ученым разработать более совершенные лекарства и методы лечения болезней, понять, как изменение окружающей среды может повлиять на растения и животных, произвести достаточно пищи для растущего населения и предсказать, как употребление новой пищи или соблюдение режима физических упражнений может повлиять на организм человека. воздействовать на наши тела.

Основные принципы современной биологии

Согласно книге «Управление наукой» (Springer New York, 2010) современную биологию объединяют четыре принципа: ячеек , и все ячейки происходят из ранее существовавших ячеек.

Теория генов — это принцип, согласно которому все живые существа имеют ДНК, молекулы, которые кодируют структуру и функции клеток и передаются потомству.

Гомеостаз — это принцип, согласно которому все живые существа поддерживают состояние равновесия, которое позволяет организмам выживать в окружающей среде.

Эволюция — это принцип, описывающий, как все живые существа могут изменяться, приобретая черты, позволяющие им лучше выживать в окружающей среде. Эти черты являются результатом случайных мутаций в генах организма, которые «отбираются» в процессе, называемом естественным отбором. Во время естественного отбора организмы, обладающие чертами, более подходящими для окружающей среды, имеют более высокие показатели выживания, а затем передают эти черты своему потомству.

Множество разделов биологии

Хотя существует всего четыре объединяющих принципа, биология охватывает широкий спектр тем, которые разбиты на множество дисциплин и поддисциплин.

На высоком уровне каждую из областей биологии можно рассматривать как изучение одного типа организмов, согласно «Биологическому словарю Блэки » (S Chand, 2014). Например, зоология изучает животных, ботаника изучает растения, а микробиология изучает микроорганизмы.

Ботаник — биолог, изучающий растения. (Изображение предоставлено Shutterstock)

В рамках этих более широких областей многие биологи специализируются на исследовании конкретной темы или проблемы. Например, ученый может изучать поведение определенных видов рыб, в то время как другой ученый может исследовать неврологические и химические механизмы, лежащие в основе поведения.

Ссылки по теме

Существует множество ответвлений и поддисциплин биологии, но вот краткий список некоторых из наиболее широких областей, подпадающих под определение биологии: 

Биохимия: Изучение химических процессов, происходящих в живых существах или связанных с ними, по данным Биохимического общества . Например, фармакология — это разновидность биохимических исследований, направленных на изучение того, как лекарства взаимодействуют с химическими веществами в организме, как описано в обзоре 2010 года в журнале «Биохимия».

Экология: Изучение того, как организмы взаимодействуют с окружающей средой. Например, эколог может изучить, как 9На поведение медоносной пчелы 0003 влияют люди, живущие поблизости.

Генетика: Изучение наследственности. Генетики изучают, как гены передаются от родителей потомству и как они варьируются от человека к человеку. Например, ученые определили несколько генов и генетических мутаций, влияющих на продолжительность жизни человека, о чем сообщается в обзоре 2019 года, опубликованном в журнале Nature Reviews Genetics (открывается в новой вкладке).

Физиология: Изучение того, как работают живые существа. Физиология, применимая к любому живому организму, «имеет дело с поддерживающими жизнь функциями и процессами живых организмов или их частей», согласно Nature . Физиологи стремятся понять биологические процессы, например, как работает тот или иной орган, какова его функция и как на него влияют внешние раздражители. Например, физиологи изучили, как прослушивание музыки может вызывать физические изменения в человеческое тело , например, медленнее или быстрее частота сердечных сокращений , согласно журналу Psychological Health Effects of Musical Experiences (открывается в новой вкладке). .

Междисциплинарный характер биологии

Биология часто исследуется в сочетании с другими областями обучения, включая математику , инженерию и социальные науки. Вот несколько примеров:

Астробиология — это исследование эволюции жизни во Вселенной, включая поиск внеземной жизни, согласно НАСА . Эта область включает в себя принципы биологии с астрономией.

Биоархеологи — это биологи, которые используют археологические методы для изучения скелетных останков и получения информации о том, как люди жили в прошлом, согласно данным Университета Джорджа Мейсона .

Биоинженерия — это применение инженерных принципов к биологии и наоборот, по данным Калифорнийского университета в Беркли . Например, биоинженер может разработать новую медицинскую технологию, которая лучше отображает внутреннюю часть тела, например, улучшенный Магнитно-резонансная томография (МРТ) , которая сканирует человеческое тело с большей скоростью и с более высоким разрешением, или применяет биологические знания для создания искусственных органов, согласно журналу Cell Transplant.

Биотехнология предполагает использование биологических систем для разработки продуктов, по данным Норвежского университета науки и технологий . Например, российские биотехнологи с помощью генной инженерии создали более вкусную и более устойчивую к болезням клубнику, которую исследователи описали в своем исследовании 2007 года, опубликованном в журнале «Биотехнология и устойчивое сельское хозяйство 2006 и последующие годы» .

Биофизика использует принципы физики, чтобы понять, как работают биологические системы, согласно данным Биофизического общества (открывается в новой вкладке). Например, биофизики могут изучить, как генетические мутации, приводящие к изменениям в структуре белка , влияют на эволюцию белка, согласно Журналу Королевского общества

Трехмерная иллюстрация цепи аминокислот, составляющих белок. (Изображение предоставлено Getty Images)

Чем занимаются биологи?

Биологи могут работать во многих областях, включая исследования, здравоохранение, охрану окружающей среды и искусство, по данным Американского института биологических наук . Вот несколько примеров:

Исследования: Биологи могут проводить исследования в различных условиях. Микробиологи, например, могут изучать бактериальные культуры в лабораторных условиях. Другие биологи могут проводить полевые исследования, наблюдая за животными или растениями в их естественной среде обитания. Многие биологи могут работать в лаборатории и в полевых условиях — например, ученые могут собирать образцы почвы или воды в поле и анализировать их дальше в лаборатории, например, в лаборатории почвы и воды Университета Северной Каролины .

Сохранение : Биологи могут помочь в усилиях по охране окружающей среды, изучая и определяя, как защитить и сохранить мир природы для будущего. Например, по данным Службы рыболовства и дикой природы США, биологи могут помогать информировать общественность о важности сохранения естественной среды обитания животных и участвовать в программах восстановления исчезающих видов, чтобы остановить их исчезновение.

Эколог берет пробы воды из ручья. (Изображение предоставлено Getty Images)

Здравоохранение : Люди, изучающие биологию, могут продолжить работу в сфере здравоохранения, будь то врачи или медсестры, присоединиться к фармацевтической компании для разработки новых лекарств и вакцин, исследовать эффективность лечения или стать ветеринарами, чтобы помогать лечить больных животных. , по данным Американского института биологических наук .

Искусство: Биологи, которые также имеют опыт работы в области искусства, обладают как техническими знаниями, так и художественными навыками для создания изображений, которые будут передавать сложную биологическую информацию широкому кругу аудиторий. Одним из примеров этого является медицинская иллюстрация, в которой иллюстратор может проводить предварительные исследования, сотрудничать с экспертами и наблюдать за медицинской процедурой для создания точного изображения части тела, согласно Ассоциации медицинских иллюстраторов (открывается в новой вкладке). .

Дополнительные ресурсы

Если вам интересно, насколько обширна биология, Университет Северной Каролины в Пемброке перечислил на своем веб-сайте ряд биологических субдисциплин. Заинтересованы в карьере в области биологии? Ознакомьтесь с некоторыми вариантами на веб-сайте Американского института биологических наук .

Библиография

Лорнанда Лосс Вудрафф, «История биологии», The Scientific Monthly, том 12, март 1921 г., http://www.jstor.org/stable/6836 (открывается в новой вкладке).

П.Н. Кэмпбелл, «Биология в профиль: Путеводитель по многим разделам биологии (открывается в новой вкладке)», Elsevier, октябрь 2013 г. 

Университет Северной Каролины в Пемброке, «Поддисциплины биологии (открывается в новой вкладке)» , октябрь 2010 г.  

Университет Миннесоты, Дулут, «Что такое биология? », январь 2022 г. 

Эрик Дж. Саймон и др., «Campbell Essential Biology », Pearson Education, январь 2018 г. 

Алан Лим имеет докторскую степень. имеет степень бакалавра в области материаловедения и инженерии в Северо-Западном университете и степень бакалавра в области химии и когнитивных наук в Университете Джона Хопкинса. Она также имеет более чем пятилетний опыт написания статей о науке для различной аудитории. Ее работа появилась на научном канале YouTube SciShow, справочном веб-сайте ThoughtCo и Американском институте физики.

1.1 Темы и концепции биологии – Концепции биологии – 1-е канадское издание

Перейти к содержанию

Глава 1: Введение в биологию

К концу этого раздела вы сможете:

• Определять и описывать свойства жизни
• Опишите уровни организации живых существ
• Перечислите примеры различных разделов биологии

Посмотрите видео об эволюции путем естественного отбора.

Биология – это наука, изучающая жизнь. Что такое жизнь? Это может показаться глупым вопросом с очевидным ответом, но дать определение жизни непросто. Например, раздел биологии, называемый вирусологией, изучает вирусы, которые обладают некоторыми характеристиками живых существ, но лишены других. Оказывается, хотя вирусы могут атаковать живые организмы, вызывать болезни и даже размножаться, они не соответствуют критериям, которые биологи используют для определения жизни.

С самого начала биология боролась с четырьмя вопросами: какие общие свойства делают что-то «живым»? Как функционируют эти разнообразные живые существа? Столкнувшись с удивительным разнообразием жизни, как мы организуем различные виды организмов, чтобы лучше понять их? И, наконец, — что в конечном счете стремятся понять биологи — как возникло это разнообразие и как оно сохраняется? Поскольку каждый день открываются новые организмы, биологи продолжают искать ответы на эти и другие вопросы.

Все группы живых организмов имеют несколько общих ключевых характеристик или функций: порядок, чувствительность или реакция на раздражители, размножение, адаптация, рост и развитие, регуляция, гомеостаз и переработка энергии. Если рассматривать эти восемь характеристик вместе, они определяют жизнь.

Заказ

Организмы — это высокоорганизованные структуры, состоящие из одной или нескольких клеток. Даже очень простые одноклеточные организмы удивительно сложны. Внутри каждой клетки атомы составляют молекулы. Они, в свою очередь, составляют клеточные компоненты или органеллы. Многоклеточные организмы, которые могут состоять из миллионов отдельных клеток, имеют преимущество перед одноклеточными организмами в том, что их клетки могут быть специализированы для выполнения определенных функций и даже приноситься в определенных ситуациях в жертву на благо организма в целом. Как эти специализированные клетки собираются вместе, чтобы сформировать такие органы, как сердце, легкие или кожа, у таких организмов, как жаба, показанная на рис. 1.2, мы обсудим позже.

Рис. 1.2 Жаба представляет собой высокоорганизованную структуру, состоящую из клеток, тканей, органов и систем органов.

Чувствительность или реакция на раздражители

Организмы реагируют на разнообразные раздражители. Например, растения могут наклоняться к источнику света или реагировать на прикосновение. Даже крошечные бактерии могут двигаться к химическим веществам или от них (процесс, называемый хемотаксис) или свету (фототаксис). Движение к раздражителю считается положительной реакцией, а движение в сторону от раздражителя считается отрицательной реакцией.

Рисунок 1.3. Листья этого чувствительного растения (Mimosa pudica) мгновенно свисают и складываются при прикосновении. Через несколько минут растение возвращается в нормальное состояние.

Концепция в действии

Посмотрите это видео, чтобы увидеть, как чувствительное растение реагирует на прикосновение.

Репродукция

Одноклеточные организмы размножаются, сначала дублируя свою ДНК, которая является генетическим материалом, а затем делят ее поровну, поскольку клетка готовится к делению, чтобы сформировать две новые клетки. Многие многоклеточные организмы (состоящие из более чем одной клетки) производят специализированные репродуктивные клетки, из которых формируются новые особи. Когда происходит размножение, ДНК, содержащая гены, передается потомству организма. Эти гены являются причиной того, что потомство будет принадлежать к тому же виду и будет иметь характеристики, сходные с родителем, такие как цвет меха и группа крови.

Адаптация

Все живые организмы демонстрируют «приспособленность» к окружающей среде. Биологи называют это соответствие адаптацией, и оно является следствием эволюции путем естественного отбора, который действует в каждой линии воспроизводящихся организмов. Примеры приспособлений разнообразны и уникальны: от термостойких архей, обитающих в кипящих горячих источниках, до длины языка мотылька, питающегося нектаром, который соответствует размеру цветка, которым он питается. Все приспособления повышают репродуктивный потенциал особи, проявляющей их, включая их способность выживать и размножаться. Адаптации не постоянны. По мере изменения окружающей среды естественный отбор заставляет характеристики особей в популяции отслеживать эти изменения.

Рост и развитие

Организмы растут и развиваются в соответствии со специфическими инструкциями, закодированными их генами. Эти гены предоставляют инструкции, которые будут направлять клеточный рост и развитие, гарантируя, что детеныши вида вырастут и проявят многие из тех же характеристик, что и их родители.

Рис. 1.4 Хотя нет двух одинаковых котят, эти котята унаследовали гены от обоих родителей и имеют много общих характеристик.

Постановление

Даже самые маленькие организмы имеют сложную структуру и требуют множественных регуляторных механизмов для координации внутренних функций, таких как транспортировка питательных веществ, реакция на раздражители и преодоление стрессов окружающей среды. Например, системы органов, такие как пищеварительная или кровеносная системы, выполняют определенные функции, такие как перенос кислорода по всему телу, удаление отходов, доставка питательных веществ к каждой клетке и охлаждение тела.

Гомеостаз

Для правильного функционирования клеткам требуются соответствующие условия, такие как правильная температура, pH и концентрация различных химических веществ. Однако эти условия могут меняться от одного момента к другому. Организмы способны почти постоянно поддерживать внутренние условия в узком диапазоне, несмотря на изменения окружающей среды, благодаря процессу, называемому гомеостазом или «устойчивым состоянием» — способностью организма поддерживать постоянные внутренние условия. Например, многие организмы регулируют температуру своего тела в процессе, известном как терморегуляция. Организмы, живущие в холодном климате, такие как белый медведь, имеют структуру тела, которая помогает им выдерживать низкие температуры и сохранять тепло тела. В жарком климате у организмов есть методы (например, потоотделение у людей или тяжелое дыхание у собак), которые помогают им сбрасывать избыточное тепло тела.

Рис. 1.5 Белые медведи и другие млекопитающие, живущие в покрытых льдом регионах, поддерживают температуру своего тела за счет выделения тепла и сокращения потерь тепла через густую шерсть и плотный слой жира под кожей.

Переработка энергии

Все организмы (например, калифорнийский кондор, показанный на рис. 1.6) используют источник энергии для своей метаболической деятельности. Некоторые организмы улавливают энергию солнца и превращают ее в химическую энергию в пище; другие используют химическую энергию от молекул, которые они поглощают.

Рис. 1.6 Калифорнийскому кондору требуется много энергии для полета. Химическая энергия, получаемая из пищи, используется для обеспечения полета. Калифорнийские кондоры находятся под угрозой исчезновения; ученые стремились разместить бирку на каждой птице, чтобы помочь им идентифицировать и определить местонахождение каждой отдельной птицы.

Живые существа высокоорганизованы и структурированы, следуя иерархии в масштабе от малого до большого. Атом — самая маленькая и самая фундаментальная единица материи. Он состоит из ядра, окруженного электронами. Атомы образуют молекулы. А 9Молекула 0041 представляет собой химическую структуру, состоящую как минимум из двух атомов, соединенных вместе химической связью. Многие биологически важные молекулы представляют собой макромолекулы , большие молекулы, которые обычно образуются путем объединения более мелких единиц, называемых мономерами. Примером макромолекулы является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), которая содержит инструкции для функционирования содержащего ее организма.

Рис. 1.7 Молекула, как и эта большая молекула ДНК, состоит из атомов.

Концепция в действии

Чтобы увидеть анимацию этой молекулы ДНК, нажмите здесь.

Некоторые клетки содержат агрегаты макромолекул, окруженные мембранами; они называются органеллами. Органеллы — это небольшие структуры, которые существуют внутри клеток и выполняют специализированные функции. Все живые существа состоят из клеток; сама клетка является наименьшей фундаментальной структурной и функциональной единицей живых организмов. (Вот почему вирусы не считаются живыми: они не состоят из клеток. Чтобы создать новые вирусы, они должны вторгнуться и захватить живую клетку; только тогда они могут получить материалы, необходимые им для размножения.) Некоторые организмы состоят из одноклеточные, а другие многоклеточные. Клетки классифицируются как прокариотические или эукариотические. Прокариоты — одноклеточные организмы, у которых отсутствуют органеллы, окруженные мембраной, и ядра, окруженные ядерными мембранами; напротив, клетки эукариот имеют связанные с мембраной органеллы и ядра.

В большинстве многоклеточных организмов клетки объединяются в ткани, представляющие собой группы сходных клеток, выполняющих одну и ту же функцию. Органы представляют собой совокупность тканей, сгруппированных вместе на основе общей функции. Органы есть не только у животных, но и у растений. Система органов – это более высокий уровень организации, состоящий из функционально связанных органов. Например, позвоночные животные имеют много систем органов, таких как система кровообращения, которая переносит кровь по всему телу, а также в легкие и обратно; он включает такие органы, как сердце и кровеносные сосуды. Организмы – это индивидуальные живые существа. Например, каждое дерево в лесу — это организм. Одноклеточные прокариоты и одноклеточные эукариоты также считаются организмами и обычно называются микроорганизмами.

Рис. 1.8. От атома до всей Земли биология исследует все аспекты жизни.

Какое из следующих утверждений неверно?

1. Ткани существуют внутри органов, которые существуют внутри систем органов.
2. Сообщества существуют внутри популяций, существующих внутри экосистем.
3. Органеллы существуют внутри клеток, которые существуют в тканях.
4. Сообщества существуют в экосистемах, существующих в биосфере.

Все особи вида, обитающие на определенной территории, вместе называются популяцией. Например, в лесу может быть много белых сосен. Все эти сосны представляют собой популяцию белых сосен в этом лесу. На одной и той же конкретной территории могут проживать разные популяции. Например, лес с соснами включает в себя популяции цветковых растений, а также популяции насекомых и микробов. Сообщество – это совокупность популяций, населяющих определенную территорию. Например, все деревья, цветы, насекомые и другие популяции в лесу образуют лесное сообщество. Лес сам по себе является экосистемой. Экосистема состоит из всех живых существ в определенной области вместе с абиотическими или неживыми частями этой среды, такими как азот в почве или дождевая вода. На высшем уровне организации биосфера представляет собой совокупность всех экосистем и представляет собой зоны жизни на Земле. Он включает землю, воду и части атмосферы.

Область применения биологии очень широка, потому что на Земле существует огромное разнообразие жизни. Источником этого разнообразия является эволюция, процесс постепенных изменений, в ходе которого из старых видов возникают новые. Биологи-эволюционисты изучают эволюцию живых существ во всем, от микроскопического мира до экосистем.

В 18 веке ученый по имени Карл Линней впервые предложил организовать известные виды организмов в иерархическую таксономию. В этой системе виды, наиболее похожие друг на друга, объединяются в группу, известную как род. Более того, сходные роды (множественное число от рода) объединяются в семейство. Эта группировка продолжается до тех пор, пока все организмы не будут собраны вместе в группы на самом высоком уровне. Текущая таксономическая система теперь имеет восемь уровней в своей иерархии, от низшего к высшему, а именно: вид, род, семейство, порядок, класс, тип, царство и область. Таким образом, виды группируются внутри родов, роды группируются в семействах, семейства группируются в отрядах и т. д.

Рис. 1.9 На этой диаграмме показаны уровни таксономической иерархии собак, от самой широкой категории — домена — до самого конкретного — вида.

Верхний уровень, домен, является относительно новым дополнением к системе с 1990-х годов. В настоящее время ученые выделяют три домена жизни: эукариоты, археи и бактерии. Домен Eukarya содержит организмы, имеющие клетки с ядрами. В него входят царства грибов, растений, животных и несколько царств простейших. Археи представляют собой одноклеточные организмы без ядра и включают в себя множество экстремофилов, которые живут в суровых условиях, например, в горячих источниках. Бактерии — еще одна совершенно другая группа одноклеточных организмов без ядер. И археи, и бактерии — прокариоты, неофициальное название клеток без ядра. Признание в 19В 90-е годы тот факт, что некоторые «бактерии», ныне известные как археи, генетически и биохимически так же отличаются от других бактериальных клеток, как и от эукариот, мотивировал рекомендацию разделить жизнь на три домена. Это резкое изменение в наших знаниях о древе жизни демонстрирует, что классификации не являются постоянными и будут меняться по мере поступления новой информации.

В дополнение к иерархической таксономической системе Линней был первым, кто назвал организмы, используя два уникальных имени, теперь называемых биномиальной системой именования. До Линнея использование общих названий для обозначения организмов вызывало путаницу, поскольку в этих общих названиях существовали региональные различия. Биномиальные имена состоят из названия рода (с большой буквы) и названия вида (все строчные). Оба имени выделяются курсивом при печати. Каждому виду дается уникальный бином, признанный во всем мире, так что ученый в любом месте может знать, о каком организме идет речь. Например, североамериканская голубая сойка известна как 9.0237 Цианочитта кристата . Наш вид — Homo sapiens .

Рис. 1.10. Эти изображения представляют разные домены. Сканирующая электронная микрофотография показывает, что (а) бактериальные клетки принадлежат к домену Bacteria, а (b) экстремофилы, которые все вместе видны как цветные маты в этом горячем источнике, принадлежат к домену Archaea. И подсолнух (c), и лев (d) являются частью домена Eukarya.

Эволюция в действии

Карл Вёзе и филогенетическое дерево

Эволюционные взаимоотношения различных форм жизни на Земле можно обобщить в виде филогенетического древа. Филогенетическое древо — это диаграмма, показывающая эволюционные отношения между биологическими видами, основанные на сходствах и различиях в генетических или физических признаках или в том и другом. Филогенетическое дерево состоит из точек ветвления или узлов и ветвей. Внутренние узлы представляют предков и являются точками эволюции, когда, основываясь на научных данных, считается, что предок разошелся, образовав два новых вида. Длину каждой ветви можно рассматривать как оценку относительного времени.

В прошлом биологи делили живые организмы на пять царств: животные, растения, грибы, простейшие и бактерии. Однако новаторская работа американского микробиолога Карла Вёзе в начале 1970-х годов показала, что жизнь на Земле развивалась по трем линиям, которые теперь называются доменами — бактерии, археи и эукариоты. Везе предложил этот домен как новый таксономический уровень, а Archaea как новый домен, чтобы отразить новое филогенетическое дерево. Многие организмы, принадлежащие к домену Archaea, живут в экстремальных условиях и называются экстремофилами. Чтобы построить свое дерево, Везе использовал генетические отношения, а не сходство, основанное на морфологии (форме). В филогенетических исследованиях использовались различные гены. Дерево Вёза было построено на основе сравнительного секвенирования генов, которые широко распространены, обнаруживаются в слегка измененной форме в каждом организме, законсервированы (это означает, что эти гены лишь слегка изменились на протяжении эволюции) и имеют соответствующую длину.

Рисунок 1.11 Это филогенетическое дерево было построено микробиологом Карлом Вёзе с использованием генетических отношений. Дерево показывает разделение живых организмов на три домена: бактерии, археи и эукариоты. Бактерии и археи представляют собой организмы без ядра или других органелл, окруженных мембраной, и, следовательно, являются прокариотами.

Посмотреть видео о науке и медицине

Сфера применения биологии широка и поэтому содержит множество разделов и поддисциплин. Биологи могут заниматься одной из этих поддисциплин и работать в более узкой области. Например, молекулярная биология изучает биологические процессы на молекулярном уровне, включая взаимодействия между молекулами, такими как ДНК, РНК и белки, а также то, как они регулируются. Микробиология изучает строение и функции микроорганизмов. Это довольно широкая отрасль, и, в зависимости от предмета изучения, среди прочих есть микробные физиологи, экологи и генетики.

Другая область биологических исследований, нейробиология, изучает биологию нервной системы, и, хотя она считается отраслью биологии, она также признана междисциплинарной областью исследований, известной как неврология. Из-за своего междисциплинарного характера эта субдисциплина изучает различные функции нервной системы с использованием молекулярных, клеточных, эволюционных, медицинских и вычислительных подходов.

Рисунок 1.12. Исследователи работают над раскопками окаменелостей динозавров на участке в Кастельоне, Испания.

Палеонтология, еще одна отрасль биологии, использует окаменелости для изучения истории жизни. Зоология и ботаника изучают животных и растения соответственно. Биологи также могут специализироваться в качестве биотехнологов, экологов или физиологов, и это лишь некоторые из областей. Биотехнологи применяют знания биологии для создания полезных продуктов. Экологи изучают взаимодействие организмов в окружающей их среде. Физиологи изучают работу клеток, тканей и органов. Это всего лишь небольшая выборка из многих областей, которыми могут заниматься биологи. От наших собственных тел до мира, в котором мы живем, открытия в биологии могут влиять на нас самым непосредственным и важным образом. Мы зависим от этих открытий для нашего здоровья, наших источников пищи и преимуществ, предоставляемых нашей экосистемой. Из-за этого знание биологии может помочь нам в принятии решений в нашей повседневной жизни.

Развитие технологий в двадцатом веке, которое продолжается и по сей день, особенно технологии описания и манипулирования генетическим материалом, ДНК, изменило биологию. Эта трансформация позволит биологам продолжать более подробно понимать историю жизни, то, как работает человеческое тело, наше человеческое происхождение и то, как люди могут выживать как вид на этой планете, несмотря на стрессы, вызванные нашим растущим числом. Биологи продолжают разгадывать огромные тайны жизни, предполагая, что мы только начали понимать жизнь на планете, ее историю и наше отношение к ней. По этой и другим причинам знания по биологии, полученные с помощью этого учебника и других печатных и электронных средств, должны быть преимуществом в любой области, в которой вы работаете.

Судмедэксперт

Судебная экспертиза — это применение науки для ответа на вопросы, связанные с законом. Биологи, а также химики и биохимики могут быть судебными экспертами. Судебно-медицинские эксперты предоставляют научные доказательства для использования в судах, и их работа включает в себя изучение следов, связанных с преступлениями. За последние несколько лет интерес к криминалистике возрос, возможно, из-за популярных телевизионных шоу, в которых участвуют судебно-медицинские эксперты. Кроме того, развитие молекулярных методов и создание баз данных ДНК обновили виды работы, которую могут выполнять судебно-медицинские эксперты. Их служебная деятельность в основном связана с преступлениями против людей, такими как убийства, изнасилования и нападения. Их работа включает в себя анализ образцов, таких как волосы, кровь и другие биологические жидкости, а также обработку ДНК, обнаруженной во многих различных средах и материалах. Судмедэксперты также анализируют другие биологические доказательства, оставленные на месте преступления, такие как части насекомых или пыльцевые зерна. Студенты, которые хотят продолжить карьеру в области криминалистики, скорее всего, должны будут пройти курсы химии и биологии, а также некоторые интенсивные курсы математики.

Рис. 1.13. Судебно-медицинский эксперт работает в комнате для выделения ДНК в Лаборатории уголовных расследований армии США.

Биология – это наука о жизни. Все живые организмы имеют несколько общих ключевых свойств, таких как порядок, чувствительность или реакция на раздражители, размножение, адаптация, рост и развитие, регуляция, гомеостаз и переработка энергии. Живые существа высоко организованы в соответствии с иерархией, которая включает атомы, молекулы, органеллы, клетки, ткани, органы и системы органов. Организмы, в свою очередь, группируются как популяции, сообщества, экосистемы и биосфера. Эволюция является источником огромного биологического разнообразия на Земле сегодня. Диаграмма, называемая филогенетическим деревом, может использоваться для отображения эволюционных отношений между организмами. Биология очень широка и включает в себя множество разделов и поддисциплин. Примеры включают, среди прочего, молекулярную биологию, микробиологию, нейробиологию, зоологию и ботанику.

атом: основная единица материи, которая не может быть разрушена обычными химическими реакциями

биология: изучение живых организмов и их взаимодействия друг с другом и окружающей их средой

биосфера: совокупность всех экосистем на Земле

клетка: наименьшая фундаментальная единица структуры и функции живых существ

сообщество: совокупность популяций, населяющих определенную территорию

экосистема: все живые существа в определенной области вместе с абиотическими, неживыми частями этой среды

эукариот: организм с клетками, имеющими ядра и мембраносвязанные органеллы постепенное изменение популяции, которое также может привести к возникновению новых видов из более старых видов

гомеостаз: способность организма поддерживать постоянные внутренние условия

макромолекула: большая молекула, обычно образованная путем соединения более мелких молекул вместе для выполнения общей функции

система органов: высший уровень организации, состоящий из функционально связанных органов

органелла: мембраносвязанный компартмент или мешок внутри клетки

организм: отдельное живое существо

филогенетическое дерево: диаграмма, показывающая эволюционные отношения между биологическими видами, основанные на сходстве и различиях в генетических или физических признаках или в обоих

популяция: все живущие особи одного вида в определенной области

прокариот: одноклеточный организм, у которого отсутствует ядро ​​или любая другая мембраносвязанная органелла

ткань: группа подобных клеток, выполняющих одну и ту же функцию

Атрибуция СМИ

• Рисунок 1. 2 от Ivengo(RUS) © Public Domain
• Рисунок 1.3. Автор Alex Lomas © CC BY (Attribution)
• Рисунок 1.4 Питера и Рене Лансер © CC BY (С указанием авторства)
• Рисунок 1.5. Автор Дэвид © CC BY (С указанием авторства)
• Рисунок 1.6 Юго-Западный регион Тихоокеанского региона USFWS © CC BY (С указанием авторства)
• Рисунок 1.7 Brian0918 © Public Domain
• Рисунок 1.8
  • «молекула»: модификация работы Джейн Уитни;
  • «органеллы»: модификация работы Луизы Ховард;
  • «клетки»: модификация работы Брюса Ветцеля, Гарри Шефера, Национальный институт рака;
  • «ткань»: модификация работы «Килбада» © Public Domain
  • «органы»: модификация работы Марианы Руис Вильярреал, Хоакима Алвеса Гаспара;
  • «организмы»: модификация работы Питера Даттона;
  • «экосистема»: модификация работы от «gigi479»1 ″ © CC BY (С указанием авторства)
  • «биосфера»: модификация работы НАСА © Public Domain
• Рисунок 1.