Материал для сдачи огэ по биологии. Строение и функции митохондрий и лизосом

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

БИОЛОГИЯ КАК НАУКА. МЕТОДЫ БИОЛОГИИ

Биология - наука о жизни, ее закономерностях и формах проявления, о существовании и распространении ее во времени и пространстве. Она исследует происхождение жизни и ее сущность, развитие, взаимосвязи и многообразие. Биология относится к естественным наукам.

Впервые термин «биология» употребил немецкий профессор анатомии Т. Руз в 1779г. Однако общепринятым он стал в 1802 г., после того как его стал употреблять в своих работах французский натуралист Ж.-Б. Ламарк.

Современная биология представляет собой комплексную науку, состоящую из ряда самостоятельных научных дисциплин со своими объектами исследования.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Ботаника - наука о растениях,

Зоология - наука о животных,

Микология - о грибах,

Вирусология - о вирусах,

Микробиология - о бактериях.

Анатомия - наука, изучающая внутреннее строение организмов (отдельных органов, тканей). Анатомия растений изучает строение растений, анатомия животных - строение животных.

Морфология - наука, изучающая внешнее строение организмов

Физиология - наука, изучающая процессы жизнедеятельности организма, функции отдельных органов.

Гигиена - наука о сохранении и укреплении здоровья человека.

Цитология - наука о клетке.

Гистология - наука о тканях.

Систематика - наука, о классификации живых организмов. Классификация - разделение организмов на группы (виды, рода, семейства и т. д.) на основании особенностей строения, происхождения, развития и др.

Палеонтология - наука, изучающая ископаемые останки (отпечатки, окаменелости и др.) организмов.

Эмбриология - наука, изучающая индивидуальное (зародышевое) развитие организмов.

Экология - наука, изучающая взаимоотношения организмов друг с другом и с окружающей средой.

Этология - наука о поведении животных.

Генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости.

Селекция - наука, о выведении новых и улучшением существующих пород домашних животных, сортов культурных растений и штаммов бактерий и грибов.

Эволюционное учение - изучает вопросы возникновения и законы исторического развития жизни на Земле.

Антропология - наука о возникновении и развитии человека.

Клеточная инженерия - направление науки, занимающееся получением гибридных клеток. Примером может служить гибридизация раковых клеток и лимфоцитов, слияние протопластов разных растительных клеток, а также клонирование.

Генная инженерия - направление науки, занимающееся получением гибридных молекул ДНК или РНК. Если клеточная инженерия работает на уровне клетки, то генная работает на молекулярном уровне. В данном случае специалисты «пересаживают» гены одного организма другому. Одним из результатов генной инженерии является получение генетически модифицированных организмов (ГМО).

Бионика - направление в науке, занимающееся поиском возможностей применения принципов организации, свойств и структур живой природы в технических устройствах.

Биотехнология - дисциплина, изучающая возможности использования организмов или биологических процессов для получения веществ, нужных человеку. Обычно в биотехнологических процессах используются бактерии и грибы.

ОБЩИЕ МЕТОДЫ БИОЛОГИИ

Метод - это способ познания действительности.

1. Наблюдение и описание.

2. Измерение

3. Сравнение

4. Эксперимент или опыт

5. Моделирование

6. Исторический.

ЭТАПЫ научного исследования

Проводится наблюдение над объектом или явлением

на основе полученных данных выдвигается гипотеза

проводится научный эксперимент (с контрольным опытом)

проверенная в ходе эксперимента гипотеза может быть названа
теорией или законом

СВОЙСТВА ЖИВОГО

Обмен веществ (метаболизм) и поток энергии - важнейшее свойство живого. Все живые организмы поглощают необходимые им вещества из внешней среды и выделяют в нее продукты жизнедеятельности.

Единство химического состава. Среди химических элементов в живых организмах преобладают углерод, кислород, водород и азот. Кроме того, важнейшим признаком живых организмов является на-личие органических веществ: жиров, углеводов, белков и нуклеиновых кислот.

Клеточное строение. Все организмы состоят из клеток. Неклеточ-ное строение имеют только вирусы, но и они проявляют признаки живого, только попав в клетку-хозяина.

Раздражимость - способность организма реагировать на внеш-ние или внутренние воздействия.

Самовоспроизведение. Все живые организмы способны к размножению, т. е. воспроизведению себе подобных. Воспроизведение организмов происходит в соответствии с генетической программой, записанной в молекулах ДНК.

Наследственность и изменчивость.

Наследственность - свойство организмов, передавать свои признаки потомкам. Наследственность обеспечивает преемственность жизни. Изменчивость - способность организмов приобретать новые признаки в процессе своего развития. Наследственная изменчивость является важным фактором эволюции.

Рост и развитие.

Рост - количественные изменения (например, увеличение массы).

Развитие - качественные изменения (например, формирование систем органов, цветение и плодоношение).

Саморегуляция - способность организмов поддерживать постоянство своего химического состава и процессов жизнедеятельности - гомеостаз.

Приспособленность (адаптация)

Ритмичность - периодические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (суточные, сезонные ритмы). (Например, фотопериодизм - реакция организма на длину светового дня).

Уровни организации жизни

Номер уровня	Название	Чем представлен
	Биосферный	Совокупность всех экосистем планеты
	Экосистемный (биогеоценотический)	Система популяций разных видов в их взаимосвязи между собой и окружающей средой	Саванна, тундра
	Популяционно- видовой	Совокупность популяций, образующих виды	Медведи белые, киты синие
	Организменный	Организм как целостная система	Бактерия, обезьяна
	Клеточный	Клетка и её структурные компоненты	Эритроциты, митохондрии, хлоропласты
	Молекулярный	Органические и неорганические вещества	Белки, углеводы; Вода, ионы солей

Тестовые задания в формате ОГЭ

Какая наука изучает сортовое разнообразие растений?

1)физиология 2)систематика 3)экология 4)селекция

2. Выяснить, необходим ли свет для образования крахмала в листьях, можно с помощью

1) описания органов растений 2) сравнения растений разных природных зон

3) наблюдения за ростом растения 4) эксперимента по фотосинтезу

3. В какой области биологии была разработана клеточная теория?

1)вирусологии 2) цитологии 3)анатомии 4) эмбриологии

4. Для разделения органоидов клетки по плотности Вы выберете метод

1) наблюдения 2) хроматографии 3) центрифугирования 4)выпаривания

5.На фотографии изображена модель фрагмента ДНК. Какой метод позволил учёным создать такое трехмерное изображение молекулы?

1) классификации 2) эксперимента 3) наблюдения 4) моделирования

6. На фотографии изображен шаростержневой фрагмент ДНК. Какой метод позволил ученым создать такое трехмерное изображение молекулы?

классификации 2) эксперимента 3) наблюдения 4) моделирования

7. Применение какого научного метода иллюстрирует сюжет картины голландского художника Я. Стена «Пульс», написанной в середине XVII в.?

1) моделирование 2) измерение 3) эксперимент 4) наблюдение

8. Изучите график, отражающий процесс роста и развития насекомого.

Определите длину насекомого на 30-й день его развития.

1) 3,4 2) 2,8 3) 2,5 4) 2,0

9. Кого из перечисленных ученых считают создателем эволюционного учения?

1) И.И. Мечникова 2) Л. Пастера 3) Ч. Дарвина 4) И.П. Павлова

10. Какая наука изучает сортовое разнообразие растений?

1) физиология 2) систематика 3) экология 4) селекция

11. Выберите пару животных, в экспериментах с которыми были сделаны основные открытия в области физиологии животных и человека.

1) лошадь и корова 2) пчела и бабочка 3) собака и лягушка 4) ящерица и голубь

12. В какой области биологии была разработана клеточная теория?

1) вирусологии 2) цитологии 3) анатомии 4) эмбриологии

13. Точно установить степень влияния удобрений на рост растений можно методом

1) эксперимента 2) моделирования 3) анализа 4) наблюдения

14. Примером применения экспериментального метода исследования является

1) описание строения нового растительного организма

2)сравнение двух микропрепаратов с различными тканями

3)подсчёт пульса у человека до и после нагрузки

4) формулирование положения на основе полученных фактов

15. Микробиолог хотел узнать, насколько быстро размножается один из видов бактерий в разных питательных средах. Он взял две колбы, заполнил их до половины разными питательными средами и поместил туда примерно одинаковое количество бактерий. Каждые 20 минут он извлекал пробы и подсчитывал в них количество бактерий. Данные его исследования отражены в таблице.

Изучите таблицу «Изменение скорости размножения бактерий за определённое время» и ответьте на вопросы.

Изменение скорости размножения бактерий за определённое время

Время после введения бактерий в культуру, мин.	Число бактерий в колбе 1	Число бактерий в колбе 2

1) Сколько бактерий поместил учёный в каждую колбу в самом начале эксперимента?

2) Как изменялась скорость размножения бактерий на протяжении эксперимента в каждой колбе?

3) Чем можно объяснить полученные результаты?

Литература

Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. Общая биология 9 класс: учеб. для общеобразовательных учреждение. М.: Дрофа, 2013.

Заяц Р.Г., Рачковская И.В., Бутиловский В.Э., Давыдов В.В. Биология для абитуриентов: вопросы, ответы, тесты, задачи.- Минск: Юнипресс, 2011.-768 с.

«Решу ОГЭ»: биология. Обучающая система Дмитрия Гущина [Электронный ресурс] - URL:http:// oge.sdamgia.ru

Из опыта работы. Система подготовки к ОГЭ по биологии.

Учитель биологии МБОУ СОШ №4 г.Липецка Манаенкова З.А.

Что такое ОГЭ?

• Основной государственный экзамен (ОГЭ) – это основной вид экзамена для выпускников 9 классов в средней школе России. Сдача ОГЭ необходима для перехода в 10 класс или поступления в учреждения среднего профессионального образования (колледжи и техникумы). Выпускники 9 классов общеобразовательных учреждений сдают 2 обязательных экзамена (русский язык и математика) и 2 экзамена по предметам по выбору . Согласно новому Порядку проведения государственной итоговой аттестации по образовательным программам основного общего образования , экзамены по другим учебным предметам обучающиеся сдают на добровольной основе по своему выбору.

Задачи ОГЭ.

• Получить объективную информацию об учебных достижениях учащихся.
• Выявить уровень овладения учащимися содержания биологического образования предусмотренного стандартом 2004г.
• Определить направления совершенствования учебного процесса по биологии и учебно-методического обучения курса, наметить пути улучшения биологического образования в школе, повышения биологической грамотности учащихся.

Преподавание биологии сегодня:

• Развитие познавательной деятельности учащихся со всеми видами учебной информации, расширение практики решения познавательных задач, реализации проблемного подхода к изучению биологии.

С чего начинать и когда начинать подготовку к ОГЭ?

• Для успешной работы по подготовке учащихся к ОГЭ учителю необходимо собрать и изучить информационный материал по организации и проведению подготовки учащихся к ОГЭ. Это могут быть методические рекомендации, пособия, тренажёры, электронные диски, интернет- ресурсы и д.р.

Создаём папку документов к ОГЭ:

• I раздел – материалы ФИПИ. Сайт www.fipi.ru
• II раздел – информационный материал к ОГЭ.
• III раздел – контрольно - измерительный материал по биологии.
• IV раздел – советы по сдаче ОГЭ.

I раздел – материалы ФИПИ

• Спецификация контрольно-измерительных материалов ОГЭ 2017 года по биологии.
• Кодификатор элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников общеобразовательных учреждений для ОГЭ 2017 года по биологии.

• Демонстрационный вариант контрольно измерительных материалов ОГЭ 2017 года по биологии.
• Бланки ОГЭ.
• Анализ результатов выполнения экзаменационной работы по биологии за 2016 год.

II раздел – информационный материал к ОГЭ

• Что такое ОГЭ?
• Порядок проведения ОГЭ.
• Разнообразные методические пособия.

III раздел – контрольно - измерительный материал по биологии

• Контрольно-измерительный материал по биологии 6 класс.
• Контрольно-измерительный материал по биологии 7 класс.
• Контрольно-измерительный материал по биологии 8 класс.
• Контрольно-измерительный материал по биологии 9 класс.

IV раздел – советы по сдаче ОГЭ

• Правила заполнения бланков.
• Психологические совет выпускникам, сдающим ОГЭ.
• Психологические рекомендации родителям выпускников при подготовке к ОГЭ.
• Советы выпускникам, как действовать при сдаче ОГЭ.
• Подготовка к экзамену.

Интернет – ресурсы.

• Федеральный институт педагогических измерений http://www.fipi.ru/
• Федеральный центр тестирования http://www.rustest.ru/

• Работа включает в себя 32 задания и состоит из двух частей.
• Часть1 содержит 28 заданий с кратким ответом:
• 22 задания базового уровня сложности с ответом в виде одной цифры, соответствующей номеру правильного ответа;
• 6 заданий повышенного уровня сложности:
• 2 задания с выбором и записью трех верных ответов из шести, 3 задания на установление соответствия элементов двух информационных рядов(в том числе задание на включение пропущенных в тексте терминов и понятий, на соотнесение морфологических признаков организма или его отдельных органов с предложенными моделями по заданному алгоритму),
• 1 задание на определение последовательности биологических процессов, явлений, объектов.

Основные типы заданий, предлагаемые на ОГЭ по биологии.

• Часть 2 содержит 4 задания с развернутым ответом:
• 1 повышенного уровня сложности на работу с текстом, предполагающее использование информации из текста контекстных знаний для ответа на поставленные вопросы;
• остальные высокого уровня сложности:
• 1 на анализ статистических данных, представленных в табличной форме,
• 2 на применение биологических знаний для решения практических задач.
• Максимальный первичный балл за выполнение всей работы– 46 .

• Экзаменационная работа ОГЭ включает в себя пять содержательных блоков, которые соответствуют блокам Федерального компонента государственного стандарта основного общего образования по биологии.

• Первый блок «Биология как наука» включает в себя задания, контролирующие знания: о роли биологии в формировании современной естественнонаучной картины мира, в практической деятельности людей; методах изучения живых объектов (наблюдение, описание, измерение, эксперимент).

• Второй блок «Признаки живых организмов» представлен заданиями, проверяющими знания: о строении, функциях и многообразии клеток, тканей, органов и систем органов; признаках живых организмов, наследственности и изменчивости; способах размножения, приемах выращивания растений и разведения животных.

• Третий блок «Система, многообразие и эволюция живой природы» содержит задания, контролирующие знания: о важнейших отличительных признаках основных царств живой природы (Животные, Растения, Грибы, Бактерии); классификации растений и животных (отдел (тип), класс); об усложнении растений и животных в процессе эволюции; о биоразнообразии как основе устойчивости биосферы и результате эволюции.

• Четвертый блок «Человек и его здоровье» содержит задания, выявляющие знания: о происхождении человека и его биосоциальной природе, высшей нервной деятельности и об особенностях поведения человека; строении и жизнедеятельности органов и систем органов (нервной, эндокринной, кровеносной, лимфатической, дыхания, выделения, пищеварения, половой, опоры и движения); внутренней среде, об иммунитете, органах чувств, о нейрогуморальной регуляции процессов жизнедеятельности.

• Пятый блок «Взаимосвязи организмов и окружающей среды» содержит задания, проверяющие знания: о системной организации живой природы, об экологических факторах, о взаимодействии разных видов в природе; об естественных и искусственных экосистемах и о входящих в них компонентах, пищевых связях; об экологических проблемах, их влиянии на собственную жизнь и жизнь других людей; о правилах поведения в окружающей среде и способах сохранения равновесия в ней.

• https:// vk.com/public135643854

9А 12.12.2016

Результаты репетиционного тестирования по биологии в 9Б 12.12.2016

Результаты тестирования

Оценки

Класс

Успеваемость

Качество знаний

Средний балл

Блок 3. Система, многообразие и эволюция живой природы

Царство Животные

ТИП ХОРДОВЫЕ. НАДКЛАСС РЫБЫ

Рыбы – самая многочисленная группа позвоночных животных. Рыб подразделяют на класс Хрящевые рыбы (акулы, скаты ) и класс Костные рыбы (осетры, лососи, сельди, караси, щуки, меченосцы и др.). Основной критерий такого разделения – вещество, из которого состоит внутренний скелет рыб: хрящ или кость.

Животных этой, самой процветающей на сегодняшний день группы позвоночных, можно встретить во всех уголках нашей планеты – от Северного полюса до Южного. Встречаются они и в солоноватых водах морей и океанов, и в пресных водах озёр и рек; живут в тёмных глубинах океанских впадин, и в залитых солнцем коралловых рифах. Количество форм их несметно, и каждая рыбка находится в удивительной гармонии с окружающей её средой.

Рыбы – большая группа позвоночных животных. Раздел зоологии, который изучает рыб, называется ихтиологией .

Общая характеристика рыб

Рыбы – позвоночные животные, обитающие в воде (в среде, значительно более плотной, чем воздух). Организм рыбы замечательно приспособлен к осуществлению всех жизненно важных функций в воде. Тело рыбы, как правило, покрыто чешуёй и имеет обтекаемую форму. Оно состоит из трёх частей: головы, туловища и хвоста . Основным органом дыхания являются жабры. Как и другие позвоночные животные, рыбы имеют твёрдый скелет, мускулатуру, кожный покров, пищеварительную, кровеносную и нервную системы, органы дыхания, выделения и размножения.

Рыбы – холоднокровные животные: температура их тела близка к температуре окружающей среды. Поэтому можно сказать, что скорость процессов обмена веществ зависит у них от температуры воды.

На сегодня известно около 25 тыс. видов рыб.

Местообитания и внешнее строение рыб

Среда обитания рыб – различные водоемы нашей планеты: океаны, моря, реки, озера, пруды. Она очень обширна: площадь, занятая океанами, превышает 70 % поверхности Земли, а наиболее глубокие впадины уходят в глубь океанов на 11 тыс. м.

Многообразие условий жизни в воде повлияло на облик рыб и способствовало большому разнообразию форм их тела: появлению множества приспособлений к условиям обитания как в строении, так и в биологических особенностях.

Общий план внешнего строения рыб

На голове рыб расположены глаза, ноздри, рот с губами, жаберные крышки. Голова плавно переходит в туловище. От жаберных крышек до анального плавника продолжается туловище. Заканчивается тело рыбы хвостом.

Снаружи тело покрыто кожей. Защищает кожу большинства рыб покрытая слизью чешуя .

Органами передвижения рыб являются плавники . Плавники – это выросты кожи, опирающиеся на костные плавниковые лучи . Наибольшую значимость имеет хвостовой плавник. Снизу по бокам туловища расположены парные плавники: грудные и брюшные. Они соответствуют передним и задним конечностям наземных позвоночных. Положение парных плавников у разных рыб варьирует. Сверху тела рыбы расположен спинной плавник, снизу, ближе к хвосту – анальный. Количество спинных и анальных плавников может быть разным.

По бокам тела большинства рыб расположен своеобразный орган, воспринимающий течение воды. Это боковая линия . Благодаря боковой линии даже ослеплённая рыба не натыкается на препятствия и способна ловить движущуюся добычу. Видимая часть боковой линии образована чешуйками, имеющими отверстия. Через них вода проникает в тянущийся вдоль тела канал, к которому подходят окончания нервных клеток. Боковая линия может быть прерывистой, сплошной или совсем отсутствовать.

Функции плавников

Благодаря плавникам рыба способна двигаться и удерживать равновесие в водной среде. Лишённая плавников, она переворачивается брюшком вверх, поскольку центр тяжести помещается в спинной части.

Непарные плавники (спинной и анальный) обеспечивают устойчивость тела. Хвостовой плавник у подавляющего большинства рыб выполняет функцию движителя.

Парные плавники (грудные и брюшные) служат стабилизаторами, т.е. обеспечивают равновесное положение тела при его неподвижности. С их помощью рыба поддерживает тело в нужном положении. При движении они служат несущими плоскостями, рулём. Грудные плавники перемещают тело рыбы при медленном плавании. Брюшные плавники выполняют в основном функцию равновесия.

Форма тела

У рыб обтекаемая форма тела. Она отражает особенности среды обитания и образа жизни. У рыб, приспособленных к быстрому длительному плаванию в толще воды (тунец (2), макрель, сельдь, треска, лососи ), «торпедовидная» форма тела. У хищников, практикующих быстрые броски на небольшом расстоянии (щука, таймень, барракуда, сарган (1), сайра ), она «стреловидная». Некоторые рыбы, приспособленные к длительному залеганию на дне (скат (6) , камбала (3) ), имеют плоское тело. У отдельных видов тело имеет причудливую форму. Например, морской конёк напоминает соответствующую шахматную фигуру: его голова расположена под прямым углом к оси тела.

Покровы тела

Снаружи кожа рыб покрыта чешуёй – тонкими полупрозрачными пластинками. Чешуи своими концами налегают друг на друга, располагаясь черепицеобразно. Это обеспечивает

прочную защиту тела и вместе с тем не создает препятствий движению. Чешуи образуются специальными клетками кожи. Размер чешуек бывает разный: от микроскопических у угрей до нескольких сантиметров у индийского усача . Наблюдается большое разнообразие чешуи: по форме, прочности, составу, количеству и некоторым другим характеристикам.

В коже залегают пигментные клетки – хроматофоры : при их расширении пигментные зёрна растекаются на большее пространство и окраска тела становится яркой. Если хроматофоры сокращаются, пигментные зёрна скапливаются в центре, оставляя большую часть клетки неокрашенной, и окраска тела бледнеет. Если пигментные зёрна всех цветов равномерно распределены внутри хроматофоров – рыба имеет яркую окраску; если пигментные зёрна собраны в центрах клеток – рыба становится почти бесцветной, прозрачной; если же только жёлтые пигментные зёрна распределены по своим хроматофорам – рыба меняет окраску на светло-жёлтую.

Хроматофоры определяют всё разнообразие окраски рыб, особенно яркой в тропиках. Таким образом, кожа рыб выполняет функцию наружной защиты. Она защищает тело от механических повреждений, облегчает скольжение, определяет цвет рыбы, осуществляет связь с внешней средой. В коже расположены органы, воспринимающие температуру и химический состав воды.

Особенности внутреннего строения и жизнедеятельности рыб

Костно-мышечная система рыб состоит из скелета и мышц. Основу скелета образуют череп и позвоночник. Позвоночник состоит из отдельных позвонков. Каждый позвонок имеет утолщенную часть – тело позвонка, а также верхние и нижние дуги. Верхние дуги вместе образуют канал, в котором лежит спинной мозг. Дуги защищают его от травм. Вверх от дуг торчат длинные остистые отростки . Нижние дуги в туловищной части разомкнуты. К боковым отросткам позвонков примыкают ребра – они прикрывают внутренние органы и служат опорой для туловищной мускулатуры . Особенно мощная мускулатура расположена у рыб в области спины и хвоста. В хвостовой части нижние дуги позвонков образуют канал, в котором проходят кровеносные сосуды.

Скелет включает также кости и костные лучи парных и непарных плавников . Скелет непарных плавников состоит из многих удлиненных косточек, укрепленных в толще мускулатуры. Парные плавники имеют скелеты поясов и скелеты свободных конечностей . Скелет грудного пояса неподвижно причленен к скелету головы. Скелет свободной конечности (собственно плавника) включает много мелких и удлиненных косточек. В брюшном поясе – единая кость. Скелет свободного брюшного плавника состоит из многих длинных косточек.

В скелете головы виден небольшой череп , или черепная коробка . Кости черепа защищают головной мозг. Основную же часть скелета головы составляют верхние и нижние челюсти, кости глазниц и жаберного аппарата. В жаберном аппарате хорошо заметны крупные жаберные крышки . Если их приподнять, можно увидеть жаберные дуги – они парные: левые и правые. На жаберных дугах находятся жабры. Мышц в головной части мало, в основном они расположены в области жаберных крышек, челюстей и на затылке.

К костям скелета прикрепляются мышцы, которые своей работой обеспечивают движение. Основные мышцы располагаются равномерно в спинной части тела рыбы; особенно хорошо развиты мышцы, двигающие хвост.

Костно-мышечная система выполняет в организме разные функции. Она служит опорой, позволяет двигаться, защищает от ударов и столкновений. Скелет защищает внутренние органы. Костные плавниковые лучи являются орудием защиты от хищников и соперников.

Пищеварительная система начинается крупным ртом, расположенным на конце головы и вооруженным челюстями. Имеется обширная ротовая полость. Есть мелкие или крупные зубы . За ротовой полостью находится полость глотки. В ней видны жаберные щели, разделенные межжаберными перегородками. На них расположены жабры. Их-то и прикрывают жаберные крышки снаружи. Далее следует пищевод и объемистый желудок. За желудком расположена кишка. В желудке и кишечнике пища переваривается под действием пищеварительных соков: в желудке действует желудочный сок, в кишечнике – соки, выделяемые железами стенок кишечника и поджелудочной железы, а также желчь, поступающая из желчного пузыря и печени. В кишечнике переваренная пища и вода всасываются в кровь. Непереваренные остатки выбрасываются наружу через анальное отверстие.

Пищеварительная система обеспечивает организм рыбы необходимыми питательными веществами.

Плавательный пузырь – это особый орган, свойственный только костным рыбам. Он находится в полости тела под позвоночником. В ходе эмбрионального развития возникает как спинной вырост кишечной трубки. Для того чтобы заполнить пузырь воздухом, новорождённый малёк всплывает к поверхности воды и заглатывает в пищевод воздух. Позднее связь плавательного пузыря с пищеводом прерывается.

Интересно, что при помощи плавательного пузыря некоторые рыбы способны усиливать издаваемые ими звуки. У некоторых видов рыб этот орган отсутствует (например, у живущих на дне или у тех, для которых характерны быстрые вертикальные перемещения).

Плавательный пузырь позволяет рыбе не утонуть под собственной тяжестью. Он состоит из одной или двух камер, заполнен смесью газов, близкой по составу к воздуху. Объем газов в плавательном пузыре может изменяться при выделении и поглощении их через кровеносные сосуды стенок пузыря или при заглатывании воздуха. Это изменяет объем тела рыбы и ее удельный вес. Благодаря плавательному пузырю масса тела рыбы приходит в равновесие с выталкивающей силой, действующей на рыбу на определенной глубине.

Дыхательная система расположена в области глотки.

Скелетной опорой жаберного аппарата служат четыре пары вертикальных жаберных дуг, к которым присоединяются жаберные пластины. Они состоят из бахромчатых жаберных лепестков , внутри которых проходят тонкостенные, ветвящиеся на капилляры кровеносные сосуды. Через стенки капилляров идет газообмен: поглощение из воды кислорода и выделение углекислого газа. Вода движется между жаберными лепестками благодаря сокращению мускулатуры глотки и движению жаберных крышек. На жаберных дугах есть жаберные тычинки. Они оберегают мягкие нежные жабры от засорения пищевыми частицами.

Кровеносная система рыб схематично представляет собой замкнутый круг, состоящий из сосудов. Её главным органом служит сердце. Оно двухкамерное: состоит из предсердия и желудочка . Работа сердца обеспечивает циркуляцию крови. Двигаясь по сосудам, кровь осуществляет газообмен, перенос питательных и других веществ в организме.

Кровеносная система рыб включает один круг кровообращения . От сердца кровь поступает в жабры, где обогащается кислородом. Насыщенную кислородом кровь называют артериальной . Она разносится по телу, отдаёт клеткам кислород, насыщается углекислым газом, т. е. становится венозной , и возвращается в сердце. У всех позвоночных сосуды, которые отходят от сердца, – это артерии . Сосуды, которые ведут к сердцу, – это вены .

Органы выделения отфильтровывают из крови и выводят из организма воду и конечные продукты обмена веществ. Органы выделения представлены парными почками , расположеными вдоль позвоночника, и мочеточниками . У некоторых рыб есть мочевой пузырь.

Извлечение из разветвленных кровеносных сосудов избыточной жидкости, солей, вредных продуктов обмена происходит в почках. Моча поступает по мочеточникам в мочевой пузырь, а из него выбрасывается наружу. Мочевыделительный канал открывается наружу отверстием, расположенным позади анального. Через эти органы из тела рыбы удаляются излишние соли, вода и вредные для организма продукты обмена веществ.

Обмен веществ – совокупность химических процессов, происходящих в живом организме . В основе обмена веществ лежат два явления: построение и распад органических веществ. Сложные органические вещества, поступающие в организм с пищей в процессе переваривания превращаются в менее сложные. Они всасываются в кровь и разносятся к клеткам организма, где из них образуются необходимые организму белки, жиры и углеводы. На это затрачивается энергия, которая выделяется при дыхании. При этом многие вещества в клетках распадаются на воду, углекислый газ и мочевину. Таким образом, обмен веществ состоит из процессов построения и распада веществ .

Интенсивность обмена веществ рыбы зависит от температуры тела. Рыбы относятся к животным с переменной температурой тела – холоднокровным. Температура тела рыб близка к температуре окружающей среды и не превышает её более чем на 0,5–1,0 градус (правда, у тунцовых разница может составить до 10 градусов).

Нервная система отвечает за слаженность работы всех систем и органов, осуществление реакций организма на изменения окружающей среды. Как и у всех позвоночных, у рыб она состоит из головного, спинного мозга (центральная нервная система) и отходящих от них нервов (периферическая нервная система). Головной мозг состоит из пяти отделов: передний , включающий зрительные доли, средний, промежуточный, мозжечок и продолговатый мозг. У всех пелагических рыб, ведущих активный образ жизни, зрительные доли и мозжечок крупные, поскольку им требуются хорошее зрение и тонкая координация. Продолговатый мозг переходит в спинной, который заканчивается в хвостовом отделе позвоночника.

ри участии нервной системы организм отвечает на различные раздражения. Эта реакция называется рефлексом . В поведении рыб проявляются безусловные и условные рефлексы. Безусловные рефлексы иначе называются врожденными. У всех животных, относящихся к одному виду, безусловные рефлексы проявляются одинаково. Условные рефлексы вырабатываются в течение жизни каждой рыбы. Например, постукивая всякий раз во время кормления по стеклу аквариума, можно добиться того, что рыбки начнут собираться возле кормушки только на стук.

Органы чувств рыб хорошо развиты. Глаза приспособлены к чёткому распознаванию предметов на близком расстоянии, к различению цветов. Через внутреннее ухо – орган, расположенный внутри черепа, – рыбы воспринимают звуки. Через ноздри распознают запахи. В ротовой полости, в коже усиков, губ расположены органы вкуса, определяющие сладкое, кислое, солёное.

Направление и силу тока воды воспринимает боковая линия . Она образована проходящим внутри туловища каналом, который сообщается с водной средой через отверстия в чешуйках. Чувствительные клетки боковой линии реагируют на изменение давления воды и передают сигналы в головной мозг.

Особенности размножения и развития рыб

Органы размножения . Почти все рыбы раздельнополы . Для размножения служат специальные парные органы: у самцов – семенники (молоки), семяпроводы, у самок – яичники , яйцеводы. В семенниках развиваются мужские половые клетки – сперматозоиды, в яичниках – женские половые клетки – яйцеклетки (икринки). Для их вывода существует специальное половое отверстие. У некоторых видов рыб самцы и самки отличаются по окраскеи форме тела. Такое явление биологи называют половым диморфизмом.

Половой диморфизм проявляется во внешних различиях особей противоположного пола (на основе этих различий они распознают и выбирают друг друга). Яркий пример полового диморфизма – исключительно своеобразный вид самцов и самок некоторых глубоководных рыб – удильщиков .

Мелкие самцы, размером всего несколько сантиметров, прикрепляются к телу гораздо более крупных самок. А точнее – прирастают, поскольку при этом их кровеносная система становится придатком кровеносной системы самки. С этого момента самцы становятся неспособными к самостоятельному существованию. Они нужны лишь для производства потомства.

Размножение и развитие рыб. При созревании половых клеток у рыб проявляется инстинкт размножения. Размножение рыб называют нерестом . О готовности к нересту сигнализирует поведение рыбы и брачная окраска. Некоторые рыбы совершают нерестовые миграции , перемещаясь в места, более подходящие для развития их будущего потомства. Лососи, угри и ряд других рыб преодолевают при этом огромные расстояния.

Нерестящиеся самки вымётывают икринки, которые оплодотворяются самцами. Рыбы откладывают икринки на скопления водорослей, комки слизи, пузырьки пены у поверхностиводы, в ямки на дне и т. д. Оплодотворение наружное - происходит в окружающей среде.

При слиянии половых клеток образуется яйцо, которое созревает в воде. Внутри яйцаразвивается зародыш. Созревший зародыш рыбы освобождается от оболочек, выходит в воду и с этого момента называется личинкой. Со временем личинка начинает самостоятельно питаться микроскопическими водорослями, инфузориями, а затем мелкими рачками. В случае выживания она становится похожа на взрослую рыбку, её называют мальком .

У многих видов рыб приспособлением к выживанию служит огромная плодовитость. Так самка речного окуня откладывает 200–300 тыс. икринок, самка карпа 400–600 тыс. икринок, а самка трески до 10 млн. Есть рыбы, откладывающие небольшое количество икры. Однако эти рыбы проявляют заботу о потомстве. Например, колюшка трёхиглая откладывает всего 60–70 икринок. По-особому протекает забота о потомстве у морских коньков, морских игл, тилапий . Есть и живородящие виды рыб. При живорождении число рождённых детёнышей сокращается до десятков и единиц. Некоторые акулы и скаты откладывают яйца с хорошо развитым большим зародышем. Эти яйца имеют специальные приспособления для закрепления на растениях.

Подрастая, мальки переходят к «взрослой» жизни, вступают в период нагула. Достигнув половой зрелости, рыбы приступают к размножению.

Процесс размножения является весьма значимым для выживания вида. В результате эволюции у рыб выработались такие сложные формы поведения , как нерестовые миграции (лосось, осётр, пресноводный угорь ), забота о потомстве (трехиглая колюшка, морской конёк и др.), брачные «танцы». Всё это – приспособления видов к условиям обитания, выживанию рядом с другими видами организмов.

Миграции. Как мы выяснили, рыбы в процессе жизненного цикла проходят следующие этапы: яйцо, личинка, малёк, нагул, половозрелая особь. У некоторых рыб, например лосося , в жизненном цикле обязательно присутствуют миграции. Первые три этапа (они занимают от 2 до 5 лет жизни) лососи проводят в реках. Затем приходит пора первой миграции, и молодь лосося скатывается по течению рек в море. Здесь, передвигаясь и питаясь на обширном пространстве, лосось быстро развиваются (нагул) и достигает половой зрелости.

После этого лососи начинают вторую (нерестовую) миграцию в родные реки, куда находят путь по запаху воды. Рыбы поднимаются в верховья реки и нерестятся. На этом заканчивается цикл воспроизводства. Ослабленные родители дрейфуют вниз по течению. Многие погибают, но многие и выживают для последующих миграций и нереста. Дальневосточный лосось (горбуша) после нереста погибает. Рыб, совершающих миграции из рек в моря или из морей в реки, называют проходными . К ним относятся многие виды сельдевых, лососёвых, осетровых. Перечисленные рыбы, как и лососи, размножаются в реках, а нагуливают в море. Проходным рыбам нужна свобода передвижения по рекам. Поэтому для их выживания требуется создание специальных устройств, помогающих им обойти плотины гидроэлектростанций. Некоторые виды рыб имеют специальные приспособления в строение своего тела, позволяющие им преодолевать различные преграды и препятствия на пути к местам нереста.

Миграции угрей. В реках Европы живёт европейский речной угорь . Угри могут достигать 2 м длины и 6 кг массы. Речной угорь относится к проходным рыбам. У речного угря мальковая стадия, нерестовая миграция и нерест проходят в море, а рост и нагуливание – в пресной воде. Угорь может длительное время находиться в основных местах своего обитания – тихих заводях рек. При наступлении половой зрелости угорь меняет облик (увеличивается диаметр глаз, спина из оливково-зелёной становится чёрной, а брюшко – серебристо-белым), скатывается в море и прекращает питаться. Известно, что нерестовые миграции угря в Балтийском море проходят по прибрежным водам, а, начиная с Северного моря, их след не изучен. В конце концов, угорь оказывается на месте своего нереста: у берегов Америки в Саргассовом море. Отнерестившись на глубине 300–400 м, угорь погибает. Вышедшие из икринок личинки (они называются лептоцефалы ) так непохожи на своих родителей, что их одно время считали другим видом рыб.

Эти личинки угрей, появившись в Саргассовом море, всплывают в верхние слои воды, подхватываются возникающими в западной части Северной Атлантики течениями, и дрейфуют 2,5–3 года к берегам Европы. Во время этой миграции тело угрей претерпевает довольно сложные превращения. Прозрачные трёхлетние мальки угря (стеклянные угри) стаями появляются у берегов Европы. Далее самцы угрей откармливаются в солоноватыхных водах. А самки входят в реки, мигрируют против течения, расселяются по различным водоёмам и живут в пресной воде, по крайней мере, несколько лет. Питаются они мелкой рыбой, икрой, лягушками. При наступлении половой зрелости приходит пора отправляться в родные места.

Не все вопросы, связанные с длительными миграциями европейских угрей, выяснены. Помимо речного угря, такие миграции свойственны некоторым видам бычков и тропическим видам сомов.

Забота о потомстве у морских коньков. Примерным отцом среди рыб является морской конёк . Широко распространённые в морях и океанах коньки имеют твёрдое, покрытое пластинками наружного скелета тело. На животе самца расположен карман, который открывается наружу лишь маленьким отверстием.

На весь сезон размножения у коньков образуется постоянная пара, которая занимает определённый участок в морских зарослях. Если на эту территорию посягнёт какой-нибудь чужак, самец прогонит его. Во время нереста самка помещает внутрь выводковой сумки самца икринки, которые там же развиваются. В тканях выводковой сумки содержится большое количество мелких кровеносных сосудов, через которые происходит снабжение икринок кислородом. Откладывание икры обычно происходит несколько раз, поэтому в сумке самца маленькие коньки могут быть разного возраста, и тогда подросшее поколение покидает отцовскую сумку с интервалом в несколько дней.

Иногда забота отца на этом не заканчивается, и уже покинувшие сумку вполне сформировавшиеся молодые коньки в случае опасности могут снова ненадолго вернуться под защиту отца.

Живорождение. Некоторые виды рыб не откладывают икру, а рождают детёнышей, развившихся внутри тела матери. В этом случае развитие личинки происходит непосредственно в яйцеводах самки за счёт питательных веществ, имеющихся в икринке. К живородящим видам рыб относятся не только морские гиганты (акулы, скаты), но и совсем маленькие рыбки (аквариумные гуппи, меченосцы ).

Значение рыб в природе и жизни человека. Охрана и разведение рыб

Роль в природе. Около 70% поверхности Земли покрыто водой, а точнее – водными биогеоценозами: устойчивыми сообществами живых организмов, которые сложились в процессе исторического развития Земли. У каждого вида как обитателя того или иного биогеоценоза сформировались характерные приспособления к жизни в сообществах. Каждый вид играет здесь свою неповторимую роль.

В водных биогеоценозах рыбы вступают в различные отношения с другими организмами. Рассматривая, например, пищевые цепи водных биогеоценозов, можно убедиться в том, что рыбы поедают большое количество животных и растительных организмов. Но и сами они, в свою очередь, служат пищей многим другим организмам. Очень интересны отношения, при которых разные виды животных связаны между собой с обоюдной пользой (симбиоз). Как это происходит у амфиприона (рыбы-клоуна) и актинии.

гидроидных полипов, помогающих им маскироваться на дне. Гидроидные полипы в свою очередь находят в рыбах средство передвижения.

Значение рыб в жизни человека. Рыболовство – одна из самых древних форм хозяйственной деятельности людей. Рыба для человека – источник очень ценных пищевых веществ, главным образом животных белков и жиров, а эти продукты легче усваиваются организмом человека, чем растительные.

Рыбы (особенно костные) имеют для человека большое практическое значение. Помимо пищевых продуктов, рыбы служат сырьем для получения лекарства (рыбий жир и проч.), корма для скота и птицы (кормовая мука), удобрения для полей, технического жира, клея, кожи и других материалов, используемых в пищевой и легкой промышленности. Есть страны, где благосостояние населения прямо зависит от рыболовства.

До 90% массы рыбы ловят в морях и океанах. Основные объекты морского промысла – это треска, пикша, навага, минтай, сельдь, салака, сардина, морской окунь, камбала, сайра, скумбрия, тунец . В реках России отлавливают осетровых, лососевых, тарань, воблу, судака и других рыб. В пищу используют мясо, жир, икру.

Миллионы людей заняты ловом, разведением и обработкой рыбы, постройкой судов и изготовлением рыболовного снаряжения.

Ужением рыбы и подводной охотой увлекаются сотни тысяч людей, которым этот замечательный спорт дает здоровье и отдых. Еще больше любителей создаёт красочный тихий мир в стеклянных сосудах своих аквариумов.

Охрана рыб. Морское рыболовство в настоящее время испытывает большие трудности. Они связаны с загрязнением водных ресурсов (вследствие аварий нефтяных танкеров; загрязнений, вызванных разработкой полезных ископаемых; сбросами прибрежных стоков). К тому же, используя современные мощные средства лова рыбы, можно полностью выловить всю рыбу и тем самым не только прекратить дальнейшее рыболовство, но и нанести непоправимый вред природе. Чтобы этого не случилось, применяют специальные меры по охране и воспроизводству рыбы.

Экология утверждает: наиболее нестабильными факторами существования рыб на сегодняшний день является чистота воды, воздушный режим, сохранность местообитаний видов. И предлагает основные принципы экологически безопасной деятельности рядом с водоемами и в водоемах.

Основа устойчивости биогеоценозов – многообразие видов. Для того, чтобы водные биоценозы существовали всегда, необходимо всеми силами сохранять виды рыб, и в первую очередь – те из них, которым грозит исчезновение (из-за ухудшения экологических условий, перевылова или других факторов).

Всемирными организациями принимаются Законы об охране и использовании животного мира планеты. В частности, предписывается всем рыболовецким предприятиям, а также рыболовам-любителям строго соблюдать установленные правила рыболовства. В законах определены способы и сезоны лова. Диаметр ячеек сетей должен быть таким, чтобы не препятствовать выходу из них молоди. На реках и прудах России категорически запрещается использование сетей, а также – глушение рыбы взрывами (ведь при этом погибает почти все население данного участка водоёма). Большое внимание следует уделять устройству очистных сооружений, которые препятствуют попаданию в реки, озёра и моря воды, загрязнённой сточными водами с фабрик и заводов.

Ценные рыбы. Особую научную и биологическую ценность представляют редкие рыбы мира и России. Среди них отметим виды, которые встречаются только в данном местообитании (их называют эндемиками ). Эндемиком России является, например, калуга , заплывающая из моря в Амур. Много эндемичных видов рыб живёт в озере Байкал. Эти виды необходимо охранять как особую природную ценность.

С промышленной точки зрения, большой ценностью являются, например, осетровые и лососевые рыбы. Их мясо и икра вкусны и питательны!

Ценятся и используются человеком особенности отдельных видов рыб. Так, вывезенная из Америки гамбузия расселяется для борьбы с комарами. Ведь она питается их личинками.

Многообразие рыб

Изучая многообразие рыб, ихтиологи распределяют их на разные группы. Так, в зависимости от отношения к среде всех рыб делят на морских, пресноводных и проходных.

Морскими видами являются большинство акул, скаты , многие сельдеобразные и другие рыбы.

К пресноводным относятся, например, карпообразные: плотва, елец, жерех, линь, усач, лещ, уклейка, чехонь, сазан, карась, амур . В пресных водах важный фактор, определяющий распространение рыб, – проточность воды. Лещ живёт только в проточной воде. Зато караси, ротаны могут жить в небольших прудах и заболоченных озёрах.

К живущим как в пресной, так и в морской воде (т. е. проходным ) относятся осетровые, лососеобразные, пресноводный угорь и др. Проходные рыбы обычно способны адаптироваться к сильным колебаниями солёности воды. К тому же в течение жизненного цикла им необходимо подготовить организм к большим затратам энергии, связанным, например, с преодолением течений.

Помимо этого, среди рыб различают пелагических , т. е. живущих в толще воды (сельдь, ставрида, треска, тунец ), и придонных , т. е. живущих у дна (камбала, сом ).

Есть среди рыб мирные растительноядные виды (например, толстолобик ) и очень агрессивные хищники (щука, окунь, сом ).

Класс Хрящевые рыбы

Рыб, обладающих хрящевым, неокостеневающим скелетом относят к классу Хрящевые рыб . У таких рыб нет жаберных крышек. С каждой стороны тела свободно открываются 5–7 пар отделённых друг от друга жаберных щелей. Среди хрящевых рыб выделяют три отряда: Акулы, Скаты, Химерообразные .

Отряд Акулы. Насчитывается более 250 видов акул. Их размеры различны. Так, например, акула-лилипут , обитающая в Мексиканском заливе, не превышает в длину 20 см и весит не более 500 г. А китовая акула имеет длину 18–20 м и массу около 10 т. Кожа акул шероховатая, покрыта чешуями с многочисленными зубцами. Во внешнем строении акулы отражены все приспособления к жизни в толще воды: торпедовидная форма тела, острый нос, темный сверху и светлый снизу цвет тела.

Парные грудные и брюшные плавники обеспечивают акуле движение вверх и вниз. Верхняя лопасть хвостового плавника, как правило, длиннее нижней. Зрение чёрно-белое. У акул хорошо развито обоняние, с помощью которого они отыскивают добычу. Живут в основном в морях. Большинство – активные хищники. Они охотятся на рыб, креветок, водных млекопитающих. Китовая акула питается планктоном. Сельдевые акулы – живородящие рыбы. Они встречаются в Атлантическом и Тихом океанах в умеренных и субтропических водах. Наиболее опасны для человека тигровая и тупорылаяакулы, акула-молот, мако и большая белая . Акулы являются объектом промысла. Ценным продуктом считают печень акулы, которая занимает 20–30% веса тела.

Отряд Скаты. Известно около 350 видов скатов. Это крупные рыбы с плоским, сплющенным в спинно-брюшном направлении ромбовидным телом. По бокам его образуют расширенные грудные плавники. При движении плавники волнообразно перемещаются.

Размеры скатов различны. Самый маленький скат – двукрылый из Жёлтого моря – имеет ширину 10–15 см. Самый крупный представитель отряда – манта – в размахе плавников достигает 8 м и имеет массу около 2,5 т.

На брюшной стороне тела скатов открывается поперечный рот с мощной тёркой из зубов, а также – пять пар жаберных щелей. У многих на чешуе есть шипы (кожные зубы). Питаются донными животными: моллюсками, червями, крабами, рыбами.

Хвост скатов вытянут в хлыст. На конце хвоста у хвостоколовых находится шип с ядовитой железой.

У некоторых тропических видов скатов есть электрические органы. Электрические разряды до 300 вольт производятся, вероятно, в целях защиты. Электрические процессы в мышечной ткани скатов пока не нашли должного объяснения. Скаты являются объектами промысла. Некоторые опасны для человека.

Отряд Химеры являтся предстивителем подкласса Цельноголовые или Слитночерепные. У химер челюсти полностью слиты с черепом; этим они сильно напоминают костных рыб. Жаберные щели прикрыты кожной складкой. Клоаки нет, анальное и мочеполовое отверстия обособлены друг от друга. Голое тело длиной до 1,5 м, постепенно утончаясь, переходит в длинный хвост.

Считается, что химеры произошли от древних акул и являются боковой ветвью эволюции. Цельноголовые известны с верхнего девона, в настоящее время существует только отряд химер. Из более чем десятка его семейств до наших дней дошли лишь 3; около 30 видов, живущих от шельфа до больших глубин Мирового океана. Химеры питаются морскими беспозвоночными и рыбами. Промыслового значения практически не имеют.

Класс Костные рыбы

Костные рыбы – класс водных позвоночных. Все особенности строения рыб обусловлены средой, в которой они обитают. Длительная адаптация к жизни в воде не оставила ни одной лишней детали, создающей помехи при движении.

Размеры тела колеблются от 0,7 - 0,9 см (филиппинский бычок ) до 17 м (сельдяной король ); голубой марлин весит до 900 кг. Форма тела, как правило, вытянутая и обтекаемая, хотя некоторые костные рыбы сплющены в спино-брюшном направлении или с боков, или наоборот имеют форму шара. Поступательное движение в воде осуществляется за счет волнообразных движений тела. Некоторые рыбы при этом «помогают» себе хвостовым плавником. Парные боковые, а также спинные и анальный плавники служат рулями-стабилизаторами. У некоторых рыб отдельные плавники трансформировались в присоски или совокупительные органы.

Снаружи тело костных рыб покрыто чешуёй: плакоидной (зубы, уложенные «в паркет»), ганоидной (ромбические пластинки с шипом), циклоидной (тонкие пластинки с гладким краем) или ктеноидной (пластинки с шипиками), периодически сменяющейся по мере роста животного. Годичные кольца на ней позволяют судить о возрасте рыбы.

У многих рыб на коже хорошо развиты слизистые железы, их выделения уменьшают силу сопротивления встречному потоку воды. У некоторых глубоководных рыб на коже развиваются органы свечения, служащие для опознавания своего вида, консолидации стаи, приманивания добычи, отпугивания хищников. Наиболее сложные из этих органов похожи на прожектор: они имеют светящиеся элементы (например, фосфоресцирующие бактерии), зеркальный отражатель, диафрагму или линзу и изолирующее чёрное или красное покрытие.

Окраска рыб очень разнообразна. Обычно рыбы имеют синеватую или зеленоватую спинку (под цвет воды) и серебристые бока и брюшко (плохо заметные на фоне светлого «неба»). Многие рыбы для маскировки покрыты полосами и пятнами. Обитатели коралловых рифов наоборот поражают буйством красок.

Многообразие костных рыб

К костным рыбам относится большинство видов рыб. Их подразделяют на костно-хрящевых, двоякодышащих, кистеперых и костистых.

К костно-хрящевым, или осетровым, рыбам относятся белуга, стерлядь, русский осетр . У них костно-хрящевой скелет с хорошо развитой хордой, имеются жаберные крышки, плавательный пузырь. Вдоль тела осетровых проходит 5 рядов костных пластинок, между которыми располагаются мелкие костные пластиночки. Голова, как у акул, имеет вытянутое рыло. Около рта, расположенного на нижней стороне головы, находятся усики. Хвостовой плавник неравнолопастной.

Осётрообразные: белуга (1), сибирский осётр (2), стерлядь (3), севрюга (4), обыкновенный лопатонос (5), веслонос (6).

Осетровые - проходные рыбы северного полушария. Они живут до 50–100 и более лет. Эти рыбы широко известны из-за особо вкусного мяса и черной икры. Типичный представитель осетровых - русский осетр , обычный обитатель Волго-Каспийского и Черноморского бассейнов. Большую часть времени проводит в море, нерестится в реках. Питается осетр в основном кольчатыми червями и моллюсками. На зиму залегает в глубокие ямы, чаще всего в предустьях рек. В настоящее время численность осетров небольшая.

Двоякодышащие - немногочисленная (всего 6 видов) древняя группа рыб. В их числе австралийский рогозуб, африканский и южноамериканский чешуйчатники . У двоякодышащих в течение всей жизни сохраняется хорда, не развиваются тела позвонков, что и указывает на их древность. Непарные плавники имеют характерное для подкласса перистое строение. Верхняя челюсть сращена с черепом. Наряду с жабрами, эти рыбы имеют легкие, развившиеся из плавательного пузыря. Некоторые двоякодышащие, поднимаясь на поверхность, могут заглатывать атмосферный воздух. Удлинённое тело может достигать в длину 2 м. Эти рыбы могут пережидать длительную засуху, зарывшись в ил. Изменилось и строение сердца: предсердие разделено неполной перегородкой на левую и правую половины. В правую половину поступает кровь от жабр, а в левую - от легких.

Двоякодышащие: рогозуб (баррамунда) (7), лепидосирен (8), большой протоптер (мамба) (9).

Двоякодышащие – пресноводные рыбы, обитающие в стоячих или пересыхающих водоёмах.

Австралийский рогозуб (длиной более 1 м) живет в реках, сильно заросших растениями. Летом, когда водоемы мелеют, распадаясь на цепочку ям - бочагов с гниющей водой, он полностью переходит на дыхание атмосферным воздухом. Выставив рыло над водой, он с силой выбрасывает «отработанный» воздух и издает при этом стонуще-хрюкающий звук, который далеко разносится по окрестности. Рогозуб питается моллюсками, ракообразными, червями, личинками насекомых.

Другие представители двоякодышащих - африканский чешуйчатник (длиной до 2 м) и южноамериканский чешуйчатник (длиной до 1 м) во время пересыхания водоемов закапываются в ил и впадают в спячку.

Кистеперые рыбы - древняя группа рыб. До первой половины XX в. их считали вымершей ветвью позвоночных, когда-то широко распространенных как в пресных водоемах, так и в морях. Кистеперые близки к двоякодышащим. Скелет у них был в основном хрящевым. Хорда у взрослых рыб отсутствовала. Плавники кистеперых были похожи на плавники рогозуба, плавательный пузырь превратился в парное легкое, ноздри сообщались с ротоглоткой. В настоящее время известен один современный представитель - латимерия , потомок морских кистеперых.

Латимерия - крупная рыба (длиной до 180 см). Ее тело покрыто массивной чешуей, а плавники (особенно парные) похожи на мясистые лопасти. Живут латимерии у дна, на глубине до 400 м (возможно, и глубже), в юго западной части Индийского океана. Питаются рыбой.

Костистые рыбы - наиболее многочисленная группа современных рыб (около 96% всех видов). Скелет у них окостеневший, хорда развивается только у зародышей, чешуя костная. Для них обычен плавательный пузырь. К костистым рыбам относятся такие ценные промысловые породы, как тунец, палтус, лосось, сельдь, щука и другие. Обычные для наших речек караси и лещи – тоже костистые рыбы. Обитают эти рыбы почти во всех водоемах Земли.

Сельдеобразные: атлантическая сельдь (10), японский анчоус (11), европейский шпрот (килька) (12), сардинелла (13).

К этой группе относятся рыбы отрядов сельдеобразных (сельди, сардины, анчоусы , два вида которых называют хамсой), лососеобразных (благородный лосось , или семга, кета, горбуша, чавыча, нерка, сиг, хариус, корюшки ), карпообразных (голавль, плотва, лещ, язь, елец, жерех, сазан, карась ), сомообразных (сом ), трескообразных (треска, навага, пикша, путассу, минтай, налим ), камбалообразных (камбала, палтус ). Всего их более 40 отрядов.

Всё, что нужно знать об ОГЭ по биологии в 2019 году, можно почитать - как готовиться, на что обращать внимание, почему могут снять баллы, что советуют участники ОГЭ прошлого года.

Подпишись на нас в Вконтакте и будь в курсе последних новостей!

Биология (от греч. биос - жизнь, логос - слово, наука) - это комплекс наук о живой природе.

Предметом биологии являются все проявления жизни: строение и функции живых существ, их разнообразие, происхождение и развитие, а также взаимодействие с окружающей средой. Основная задача биологии как науки состоит в истолковании всех явлений живой природы на научной основе, учитывая при этом, что целостному организму присущи свойства, в корне отличающиеся от его составляющих.

Термин «биология» встречается в трудах немецких анатомов Т. Роозе (1779) и К. Ф. Бурдаха (1800), однако только в 1802 году он был впервые употреблен независимо друг от друга Ж. Б. Ламар ком и Г. Р. Тревиранусом для обозначения науки, изучающей живые организмы.

Биологические науки

В настоящее время в состав биологии включают целый ряд наук, которые можно систематизировать по таким критериям: по предмету и преобладающим методам исследования и по изучаемому уровню организации живой природы. По предмету исследования биологические науки делят на бактериологию, ботанику, вирусологию, зоологию, микологию.

Ботаника - это биологическая наука, комплексно изучающая растения и растительный покров Земли. Зоология - раздел биологии, наука о многообразии, строении, жизнедеятельности, распространении и взаимосвязи животных со средой обитания, их происхождении и развитии. Бактериология - биологическая наука, изучающая строение и жизнедеятельность бактерий, а также их роль в природе. Вирусология - биологическая наука, изучающая вирусы. Основным объектом микологии являются грибы, их строение и особенности жизнедеятельности. Лихенология - биологическая наука, изучающая лишайники. Бактериология, вирусология и некоторые аспекты микологии часто рассматриваются в составе микробиологии - раздела биологии, науке о микроорганизмах (бактериях, вирусах и микроскопических грибах). Систематика, или таксономия , - биологическая наука, которая описывает и классифицирует по группам все живые и вымершие существа.

В свою очередь, каждая из перечисленных биологических наук подразделяется на биохимию, морфологию, анатомию, физиологию, эмбриологию, генетику и систематику (растений, животных или микроорганизмов). Биохимия - это наука о химическом составе живой материи, химических процессах, происходящих в живых организмах и лежащих в основе их жизнедеятельности. Морфология - биологическая наука, изучающая форму и строение организмов, а также закономерности их развития. В широком смысле она включает в себя цитологию, анатомию, гистологию и эмбриологию. Различают морфологию животных и растений. Анатомия - это раздел биологии (точнее - морфологии), наука, изучающая внутреннее строение и форму отдельных органов, систем и организма в целом. Анатомия растений рассматривается в составе ботаники, анатомия животных - в составе зоологии, а анатомия человека является отдельной наукой. Физиология - биологическая наука, изучающая процессы жизнедеятельности растительных и животных организмов, их отдельных систем, органов, тканей и клеток. Существуют физиология растений, животных и человека. Эмбриология (биология развития) - раздел биологии, наука об инди видуальном развитии организма, в том числе развитии зародыша.

Объектом генетики являются закономерности наследственности и изменчивости. В настоящее время это одна из наиболее динамично развивающихся биологических наук.

По изучаемому уровню организации живой природы выделяют молекулярную биологию, цитологию, гистологию, органологию, биологию организмов и надорганизменных систем. Молекулярная биология является одним из наиболее молодых разделов биологии, наука, изучающая, в частности, организацию наследственной информации и биосинтез белка. Цитология, или клеточная биология , - биологическая наука, объектом изучения которой являются клетки как одноклеточных, так и многоклеточных организмов. Гистология - биологическая наука, раздел морфологии, объектом которой является строение тканей растений и животных. К сфере органологии относят морфологию, анатомию и физиологию различных органов и их систем.

Биология организмов включает все науки, предметом которых являются живые организмы, например, этологию - науку о поведении организмов.

Биология надорганизменных систем подразделяется на биогеографию и экологию. Распространение живых организмов изучает биогеография , тогда как экология - организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы.

По преобладающим методам исследования можно выделить описательную (например, морфологию), экспериментальную (например, физиологию) и теоретическую биологию.

Выявление и объяснение закономерностей строения, функционирования и развития живой природы на различных уровнях ее организации является задачей общей биологии . К ней относят биохимию, молекулярную биологию, цитологию, эмбриологию, генетику, экологию, эволюционное учение и антропологию. Эволюционное учение изучает причины, движущие силы, механизмы и общие закономерности эволюции живых организмов. Одним из его разделов является палеонтология - наука, предметом которой являются ископаемые останки живых организмов. Антропология - раздел общей биологии, наука о происхождении и развитии человека как биологического вида, а также разнообразии популяций современного человека и закономерностях их взаимодействия.

Прикладные аспекты биологии отнесены к сфере биотехнологии, селекции и других быстроразвивающихся наук. Биотехнологией называют биологическую науку, изучающую использование живых организмов и биологических процессов в производстве. Она широко применяется в пищевой (хлебопечение, сыроделие, пивоварение и др.) и фармацевтической промышленностях (получение антибиотиков, витаминов), для очистки вод и т. п. Селекция - наука о методах создания пород домашних животных, сортов культурных растений и штаммов микроорганизмов с нужными человеку свойствами. Под селекцией понимают и сам процесс изменения живых организмов, осуществляемый человеком для своих потребностей.

Прогресс биологии тесно связан с успехами других естественных и точных наук, таких как физика, химия, математика, информатика и др. Например, микроскопирование, ультразвуковые исследования (УЗИ), томография и другие методы биологии основываются на физических закономерностях, а изучение структуры биологических молекул и процессов, происходящих в живых системах, было бы невозможным без применения химических и физических методов. Применение математических методов позволяет, с одной стороны, выявить наличие закономерной связи между объектами или явлениями, подтвердить достоверность полученных результатов, а с другой - смоделировать явление или процесс. В последнее время все большее значение в биологии приобретают компьютерные методы, например моделирование. На стыке биологии и других наук возник целый ряд новых наук, таких как биофизика, биохимия, бионика и др.

Достижения биологии

Наиболее важными событиями в области биологии, повлиявшими на весь ход ее дальнейшего развития, являются: установление молекулярной структуры ДНК и ее роли в передаче информации в живой материи (Ф. Крик, Дж. Уотсон, М. Уилкинс); расшифровка генетического кода (Р. Холли, Х. Г. Корана, М. Ниренберг); открытие структуры гена и генетической регуляции синтеза белков (А. М. Львов, Ф. Жакоб, Ж. Л. Моно и др.); формулировка клеточной теории (М. Шлейден, Т. Шванн, Р. Вирхов, К. Бэр); исследование закономерностей наследственности и изменчивости (Г. Мендель, Х. де Фриз, Т. Морган и др.); формулировка принципов современной систематики (К. Линней), эволюционной теории (Ч. Дарвин) и учения о биосфере (В. И. Вернадский).

Значимость открытий последних десятилетий еще предстоит оценить, однако наиболее крупными достижениями биологии были признаны: расшифровка генома человека и других организмов, определение механизмов контроля потока генетической информации в клетке и формирующемся организме, механизмов регуляции деления и гибели клеток, клонирование млекопитающих, а также открытие возбудителей «коровьего бешенства» (прионов).

Работы по программе «Геном человека», которые проводились одновременно в нескольких странах и были завершены в начале нынешнего века, привели нас к пониманию того, что у человека имеется около 25–30 тыс. генов, но информация с большей части нашей ДНК не считывается никогда, так как в ней содержится огромное количество участков и генов, кодирующих признаки, утратившие значение для человека (хвост, оволосение тела и др.). Кроме того, был расшифрован ряд генов, отвечающих за развитие наследственных заболеваний, а также геновмишеней лекарственных препаратов. Однако практическое применение результатов, полученных в ходе реализации данной программы, откладывается до тех пор, пока не будут расшифрованы геномы значительного количества людей, и тогда станет понятно, в чем же все-таки их различие. Эти цели поставлены перед целым рядом ведущих лабораторий всего мира, работающих над реализацией программы «ENCODE».

Биологические исследования являются фундаментом медицины, фармации, широко используются в сельском и лесном хозяйстве, пищевой промышленности и других отраслях человеческой деятельности.

Хорошо известно, что только «зеленая революция» 1950-х годов позволила хотя бы частично решить проблему обеспечения быстро растущего населения Земли продуктами питания, а животноводство - кормами за счет внедрения новых сортов растений и прогрессивных технологий их выращивания. В связи с тем, что генетически запрограммированные свойства сельскохозяйственных культур уже почти исчерпаны, дальнейшее решение продовольственной проблемы связывают с широким введением в производство генетически модифицированных организмов.

Производство многих продуктов питания, таких как сыры, йогурты, колбасы, хлебобулочные изделия и др., также невозможно без использования бактерий и грибов, что является предметом биотехнологии.

Познание природы возбудителей, процессов течения многих заболеваний, механизмов иммунитета, закономерностей наследственности и изменчивости позволили существенно снизить смертность и даже полностью искоренить ряд болезней, таких, например, как черная оспа. С помощью новейших достижений биологической науки решается и проблема репродукции человека.

Значительная часть современных лекарственных препаратов производится на основе природного сырья, а также благодаря успехам генной инженерии, как, например, инсулин, столь необходимый больным сахарным диабетом, в основном синтезируется бактериями, которым перенесен соответствующий ген.

Не менее значимы биологические исследования для сохранения окружающей среды и разнообразия живых организмов, угроза исчезновения которых ставит под сомнение существование человечества.

Наибольшее значение среди достижений биологии имеет тот факт, что они лежат даже в основе построения нейронных сетей и генетического кода в компьютерных технологиях, а также широко используются в архитектуре и других отраслях. Вне всякого сомнения, наступивший XXI век является веком биологии.

Методы познания живой природы

Как и любая другая наука, биология имеет свой арсенал методов. Помимо научного метода познания, применяемого в других отраслях, в биологии широко используются такие методы, как исторический, сравнительно-описательный и др.

Научный метод познания включает в себя наблюдение, формулировку гипотез, эксперимент, моделирование, анализ результатов и выведение общих закономерностей.

Наблюдение - это целенаправленное восприятие объектов и явлений с помощью органов чувств или приборов, обусловленное задачей деятельности. Основным условием научного наблюдения является его объективность, т. е. возможность проверки полученных данных путем повторного наблюдения или применения иных методов исследования, например эксперимента. Полученные в результате наблюдения факты называются данными . Они могут быть как качественными (описывающими запах, вкус, цвет, форму и т. д.), так и количественными , причем количественные данные являются более точными, чем качественные.

На основе данных наблюдений формулируется гипотеза - предположительное суждение о закономерной связи явлений. Гипотеза подвергается проверке в серии экспериментов.Экспериментом называется научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в контролируемых условиях, позволяющих выявить характеристики данного объекта или явления. Высшей формой эксперимента является моделирование - исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей. По существу это одна из основных категорий теории познания: на идее моделирования базируется любой метод научного исследования - как теоретический, так и экспериментальный.

Результаты эксперимента и моделирования подвергаются тщательному анализу. Анализом называют метод научного исследования путем разложения предмета на составные части или мысленного расчленения объекта путем логической абстракции. Анализ неразрывно связан с синтезом. Синтез - это метод изучения предмета в его целостности, в единстве и взаимной связи его частей. В результате анализа и синтеза наиболее удачная гипотеза исследования становится рабочей гипотезой , и если она способна устоять при попытках ее опровержения и по-прежнему удачно предсказывает ранее необъясненные факты и взаимосвязи, то она может стать теорией.

Под теорией понимают такую форму научного знания, которая дает целостное представление о закономерностях и существенных связях действительности. Общее направление научного исследования состоит в достижении более высоких уровней предсказуемости. Если теорию не способны изменить никакие факты, а встречающиеся отклонения от нее регулярны и предсказуемы, то ее можно возвести в ранг закона - необходимого, существенного, устойчивого, повторяющегося отношения между явлениями в природе.

По мере увеличения совокупности знаний и совершенствования методов исследования гипотезы и прочно укоренившиеся теории могут оспариваться, видоизменяться и даже отвергаться, поскольку сами научные знания по своей природе динамичны и постоянно подвергаются критическому переосмыслению.

Исторический метод выявляет закономерности появления и развития организмов, становления их структуры и функции. В ряде случаев с помощью этого метода новую жизнь обретают гипотезы и теории, ранее считавшиеся ложными. Так, например, произошло с предположениями Ч. Дарвина о природе передачи сигналов по растению в ответ на воздействия окружающей среды.

Сравнительно-описательный метод предусматривает проведение анатомо-морфологического анализа объектов исследования. Он лежит в основе классификации организмов, выявления закономерностей возникновения и развития различных форм жизни.

Мониторинг - это система мероприятий по наблюдению, оценке и прогнозу изменения состояния исследуемого объекта, в частности биосферы.

Проведение наблюдений и экспериментов требует зачастую применения специального оборудования, такого как микроскопы, центрифуги, спектрофотометры и др.

Микроскопия широко применяется в зоологии, ботанике, анатомии человека, гистологии, цитологии, генетике, эмбриологии, палеонтологии, экологии и других разделах биологии. Она позволяет изучить тонкое строение объектов с использованием световых, электронных, рентгеновских и других типов микроскопов.

Организм - это целостная система, способная к самостоятельному существованию. По количеству клеток, входящих в состав организмов, их делят на одноклеточные и многоклеточные. Клеточный уровень организации у одноклеточных организмов (амебы обыкновенной, эвглены зеленой и др.) совпадает с организменным. В истории Земли был период, когда все организмы были представлены только одноклеточными формами, но они обеспечивали функционирование как биогеоценозов, так и биосферы в целом. Большинство многоклеточных организмов представлено совокупностью тканей и органов, в свою очередь также имеющих клеточное строение. Органы и ткани приспособлены для выполнения определенных функций. Элементарной единицей данного уровня является особь в ее индивидуальном развитии, или онтогенезе, поэтому организменный уровень также называют онтогенетическим . Элементарным явлением данного уровня являются изменения организма в его индивидуальном развитии.

Популяционно-видовой уровень

Популяция - это совокупность особей одного вида, свободно скрещивающихся между собой и проживающих обособленно от других таких же групп особей.

В популяциях происходит свободный обмен наследственной информацией и ее передача потомкам. Популяция является элементарной единицей популяционно-видового уровня, а элементарным явлением в данном случае являются эволюционные преобразования, например мутации и естественный отбор.

Биогеоценотический уровень

Биогеоценоз представляет собой исторически сложившееся сообщество популяций разных видов, взаимосвязанных между собой и окружающей средой обменом веществ и энергии.

Биогеоценозы являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественноэнергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов. Сами биогеоценозы - это элементарные единицы данного уровня, тогда как элементарные явления - это потоки энергии и круговороты веществ в них. Биогеоценозы составляют биосферу и обусловливают все процессы, протекающие в ней.

Биосферный уровень

Биосфера - оболочка Земли, населенная живыми организмами и преобразуемая ими.

Биосфера является самым высоким уровнем организации жизни на планете. Эта оболочка охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхний слой литосферы. Биосфера, как и все другие биологические системы, динамична и активно преобразуется живыми существами. Она сама является элементарной единицей биосферного уровня, а в качестве элементарного явления рассматривают процессы круговорота веществ и энергии, происходящие при участии живых организмов.

Как уже было сказано выше, каждый из уровней организации живой материи вносит свою лепту в единый эволюционный процесс: в клетке не только воспроизводится заложенная наследственная информация, но и происходит ее изменение, что приводит к возникновению новых сочетаний признаков и свойств организма, в свою очередь подвергающихся действию естественного отбора на популяционно-видовом уровне и т. д.

Биологические системы

Биологические объекты различной степени сложности (клетки, организмы, популяции и виды, биогеоценозы и саму биосферу) рассматривают в настоящее время в качествебиологических систем.

Система - это единство структурных компонентов, взаимодействие которых порождает новые свойства по сравнению с их механической совокупностью. Так, организмы состоят из органов, органы образованы тканями, а ткани формируют клетки.

Характерными чертами биологических систем являются их целостность, уровневый принцип организации, о чем говорилось выше, и открытость. Целостность биологических систем в значительной степени достигается за счет саморегуляции, функционирующей по принципу обратной связи.

К открытым системам относят системы, между которыми и окружающей средой происходит обмен веществ, энергии и информации, например, растения в процессе фотосинтеза улавливают солнечный свет и поглощают воду и углекислый газ, выделяя кислород.

Одним из основополагающих понятий в современной биологии является представление о том, что всем живым организмам присуще клеточное строение. Изучением строения клетки, ее жизнедеятельности и взаимодействия с окружающей средой занимается наукацитология , в настоящее время чаще именуемая клеточной биологией. Своему появлению цитология обязана формулировке клеточной теории (1838–1839 гг., М. Шлейден, Т. Шванн, дополнена в 1855 г. Р. Вирховым).

Клеточная теория является обобщенным представлением о строении и функциях клеток как единиц живого, об их размножении и роли в формировании многоклеточных организмов.

Основные положения клеточной теории:

Клетка - единица строения, жизнедеятельности, роста и развития живых организмов - вне клетки жизни нет. Клетка - единая система, состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов, представляющих собой определенное целостное образование. Клетки всех организмов сходны по своему химическому составу, строению и функциям. Новые клетки образуются только в результате деления материнских клеток («клетка от клетки »). Клетки многоклеточных организмов образуют ткани, из тканей состоят органы. Жизнь организма в целом обусловлена взаимодействием составляющих его клеток. Клетки многоклеточных организмов имеют полный набор генов, но отличаются друг от друга тем, что у них работают различные группы генов, следствием чего является морфологическое и функциональное разнообразие клеток - дифференцировка.

Благодаря созданию клеточной теории стало понятно, что клетка является мельчайшей единицей жизни, элементарной живой системой, которой присущи все признаки и свойства живого. Формулировка клеточной теории стала важнейшей предпосылкой развития воззрений на наследственность и изменчивость, так как выявление их природы и присущих им закономерностей неизбежно наводило на мысль об универсальности строения живых организмов. Выявление единства химического состава и плана строения клеток послужило толчком и для развития представлений о происхождении живых организмов и их эволюции. Кроме того, происхождение многоклеточных организмов из единственной клетки в процессе эмбрионального развития стало догмой современной эмбриологии.

В живых организмах встречается около 80 химических элементов, однако только для 27 из этих элементов установлены их функции в клетке и организме. Остальные элементы присутствуют в незначительных количествах, и, по-видимому, попадают в организм с пищей, водой и воздухом. Содержание химических элементов в организме существенно различается. В зависимости от концентрации их делят на макроэлементы и микроэлементы.

Концентрация каждого из макроэлементов в организме превышает 0,01 %, а их суммарное содержание - 99 %. К макроэлементам относят кислород, углерод, водород, азот, фосфор, серу, калий, кальций, натрий, хлор, магний и железо. Первые четыре из перечисленных элементов (кислород, углерод, водород и азот) называют такжеорганогенными , поскольку они входят в состав основных органических соединений. Фосфор и сера также являются компонентами ряда органических веществ, например белков и нуклеиновых кислот. Фосфор необходим для формирования костей и зубов.

Без оставшихся макроэлементов невозможно нормальное функционирование организма. Так, калий, натрий и хлор участвуют в процессах возбуждения клеток. Калий также необходим для работы многих ферментов и удержания воды в клетке. Кальций входит в состав клеточных стенок растений, костей, зубов и раковин моллюсков и требуется для сокращения мышечных клеток, а также для внутриклеточного движения. Магний является компонентом хлорофилла - пигмента, обеспечивающего протекание фотосинтеза. Он также принимает участие в биосинтезе белка. Железо, помимо того, что оно входит в состав гемоглобина, переносящего кислород в крови, необходимо для протекания процессов дыхания и фотосинтеза, а также для функционирования многих ферментов.

Микроэлементы содержатся в организме в концентрациях менее 0,01 %, а их суммарная концентрация в клетке не достигает и 0,1 %. К микроэлементам относятся цинк, медь, марганец, кобальт, йод, фтор и др. Цинк входит в состав молекулы гормона поджелудочной железы - инсулина, медь требуется для процессов фотосинтеза и дыхания. Кобальт является компонентом витамина В12, отсутствие которого приводит к анемии. Йод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы, обеспечивающих нормальное протекание обмена веществ, а фтор связан с формированием эмали зубов.

Как недостаток, так и избыток или нарушение обмена макро- и микроэлементов приводят к развитию различных заболеваний. В частности, недостаток кальция и фосфора вызывает рахит, нехватка азота - тяжелую белковую недостаточность, дефицит железа - анемию, а отсутствие йода - нарушение образования гормонов щитовидной железы и снижение интенсивности обмена веществ. Уменьшение поступления фтора с водой и пищей в значительной степени обусловливает нарушение обновления эмали зубов и, как следствие, предрасположенность к кариесу. Свинец токсичен почти для всех организмов. Его избыток вызывает необратимые повреждения головного мозга и центральной нервной системы, что проявляется потерей зрения и слуха, бессонницей, почечной недостаточностью, судорогами, а также может привести к параличу и такому заболеванию, как рак. Острое отравление свинцом сопровождается внезапными галлюцинациями и заканчивается комой и смертью.

Недостаток макро- и микроэлементов можно компенсировать путем увеличения их содержания в пище и питьевой воде, а также за счет приема лекарственных препаратов. Так, йод содержится в морепродуктах и йодированной соли, кальций - в яичной скорлупе и т. п.

Клетки растений

Растения относятся к эукариотическим организмам, следовательно, их клетки обязательно содержат ядро хотя бы на одном из этапов развития. Также в цитоплазме растительных клеток имеются разнообразные органоиды, однако их отличительным свойством является наличие пластид, в частности хлоропластов, а также крупных вакуолей, наполненных клеточным соком. Основное запасающее вещество растений - крахмал - откладывается в виде зерен в цитоплазме, особенно в запасающих органах. Еще одним существенным признаком растительных клеток является наличие целлюлозных клеточных оболочек. Следует отметить, что у растений клетками принято называть и образования, живое содержимое которых отмерло, а клеточные стенки остались. Нередко эти клеточные стенки пропитываются лигнином в процессе одревеснения, или суберином при опробковении.

Ткани растений

В отличие от животных, у растений клетки склеены углеводной срединной пластинкой, между ними также могут быть межклетники, заполненные воздухом. В течение жизни ткани могут изменять свои функции, например, клетки ксилемы вначале выполняют проводящую функцию, а затем - опорную. У растений насчитывают до 20–30 типов тканей, объединяющих около 80 видов клеток. Ткани растений делят на образовательные и постоянные.

Образовательные , или меристематические, ткани принимают участие в процессах роста растения. Они расположены на верхушках побегов и корней, в основаниях междоузлий, образуют слой камбия между лубом и древесиной в стебле, а также подстилают пробку в одревесневших побегах. Постоянное деление этих клеток поддерживает процесс неограниченного роста растений: образовательные ткани верхушек побега и корня, а у некоторых растений - и междоузлий обеспечивают рост растений в длину, а камбий - в толщину. При повреждении растения из клеток, оказавшихся на поверхности, формируются раневые образовательные ткани, которые заполняют возникшие промежутки.

Постоянные ткани растений специализируются на выполнении определенных функций, что отражается на их строении. Они неспособны к делению, однако при определенных условиях могут вновь приобретать эту способность (за исключением мертвых тканей). К постоянным тканям относятся покровные, механические, проводящие и основные.

Покровные ткани растений защищают их от испарения, механических и термических повреждений, проникновения микроорганизмов, обеспечивают обмен веществ с окружающей средой. К покровным тканям относятся кожица и пробка.

Кожица , или эпидерма , - это однослойная ткань, лишенная хлоропластов. Кожица покрывает листья, молодые побеги, цветки и плоды. Она пронизана устьицами и может нести различные волоски и железки. Сверху кожица покрыта кутикулой из жироподобных веществ, которая защищает растения от избыточного испарения. Для этого же предназначены и некоторые волоски на ее поверхности, тогда как железки и железистые волоски могут выделять различные секреты, в том числе воду, соли, нектар и др.

Устьица - это специальные образования, через которые происходит испарение воды -транспирация . В устьицах замыкающие клетки окружают устьичную щель, под ними располагается свободное пространство. Замыкающие клетки устьиц чаще всего имеют бобовидную форму, в них встречаются хлоропласты и зерна крахмала. Внутренние стенки замыкающих клеток устьиц утолщены. Если замыкающие клетки насыщены водой, то внутренние стенки растягиваются и устьице открывается. Насыщение водой замыкающих клеток связано с активным транспортом в них ионов калия и других осмотически активных веществ, а также накоплением растворимых углеводов в процессе фотосинтеза. Через устьица происходит не только испарение воды, но и газообмен в целом - поступление и удаление кислорода и углекислого газа, которые проникают далее по межклетникам и потребляются клетками в процессе фотосинтеза, дыхания и т. д.

Клетки пробки , которая в основном покрывает одревесневшие побеги, пропитываются жироподобным веществом суберином, что, с одной стороны, вызывает гибель клеток, а с другой - пред отвращает испарение с поверхности растения, обеспечивая тем самым термическую и механическую защиту. В пробке, как и в кожице, имеются специальные образования для проветривания - чечевички . Клетки пробки образуются в результате деления пробкового камбия, подстилающего ее.

Механические ткани растений выполняют опорную и защитную функции. К ним относят колленхиму и склеренхиму. Колленхима - это живая механическая ткань, имеющая удлиненные клетки с утолщенными целлюлозными стенками. Она характерна для молодых, растущих органов растений - стеблей, листьев, плодов и т. д. Склеренхима - это мертвая механическая ткань, живое содержимое клеток которой отмирает вследствие одревеснения клеточных стенок. По сути дела, от клеток склеренхимы остаются только утолщенные и одревесневшие клеточные стенки, что как нельзя лучше способствует выполнению ими соответствующих функций. Клетки механической ткани чаще всего вытянуты в длину и называются волокнами. Они сопровождают клетки проводящей ткани в составе луба и древесины. Одиночные или собранные в группыкаменистые клетки склеренхимы округлой или звездчатой формы обнаруживаются в незрелых плодах груши, боярышника и рябины, в листьях кувшинки и чая.

По проводящей ткани осуществляется транспорт веществ по телу растения. Существует два вида проводящей ткани: ксилема и флоэма. В состав ксилемы , или древесины , входят проводящие элементы, механические волокна и клетки основной ткани. Живое содержимое клеток проводящих элементов ксилемы - сосудов и трахеид - рано отмирает, от них остаются только одревесневшие клеточные стенки, как и в склеренхиме. Функцией ксилемы является восходящий транспорт воды и растворенных в ней минеральных солей от корня к побегу. Флоэма , или луб , также является сложной тканью, поскольку образована проводящими элементами, механическими волокнами и клетками основной ткани. Клетки проводящих элементов - ситовидных трубок - живые, однако в них исчезают ядра, а цитоплазма смешивается с клеточным соком для облегчения транспорта веществ. Клетки располагаются одна над другой, клеточные стенки между ними имеют многочисленные отверстия, что делает их похожими на сито, из-за чего клетки называют ситовидными . По флоэме транспортируются вода и растворенные в ней органические вещества из надземной части растения в корень и другие органы растения. Загрузку и разгрузку ситовидных трубок обеспечивают прилегающие к ним клетки-спутницы. Основная ткань не только заполняет промежутки между другими тканями, но и выполняет питательную, выделительную и другие функции. Питательную функцию выполняют фотосинтезирующие и запасающие клетки. Большей частью это паренхимные клетки , т. е. они имеют почти одинаковые линейные размеры: длину, ширину и высоту. Основные ткани расположены в листьях, молодых стеблях, плодах, семенах и других запасающих органах. Некоторые виды основной ткани способны выполнять всасывающую функцию, как, например, клетки волосконосного слоя корня. Выделение осуществляют разнообразные волоски, железки, нектарники, смоляные ходы и вместилища. Особое место среди основных тканей принадлежит млечникам, в клеточном соке которых накапливаются каучук, гутта и др. вещества. У водных растений возможно разрастание межклетников основной ткани, вследствие чего образуются крупные полости, с помощью которых осуществляется проветривание.

Органы растений

Вегетативные и генеративные органы

В отличие от животных, тело растений расчленено на небольшое количество органов. Они делятся на вегетативные и генеративные. Вегетативные органы поддерживают жизнедеятельность организма, но не участвуют в процессе полового размножения, тогда как генеративные органы выполняют именно эту функцию. К вегетативным органам относят корень и побег, а к генеративным (у цветковых) - цветок, семя и плод.

Корень

Корень - это подземный вегетативный орган, выполняющий функции почвенного питания, закрепления растения в почве, транспорта и запасания веществ, а также вегетативного размножения.

Морфология корня. Корень имеет четыре зоны: роста, всасывания, проведения и корневой чехлик. Корневой чехлик защищает клетки зоны роста от повреждения и облегчает продвижение корня среди твердых частиц почвы. Он представлен крупными клетками, способными со временем ослизняться и отмирать, что облегчает рост корня.

Зона роста состоит из клеток, способных к делению. Часть из них после деления увеличивается в размерах в результате растяжения и начинает выполнять присущие им функции. Иногда зону роста подразделяют на две зоны: деления и растяжения.

В зоне всасывания расположены клетки корневых волосков, выполняющие функцию всасывания воды и минеральных веществ. Клетки корневых волосков живут недолго, слущиваясь через 7–10 дней после образования.

В зоне проведения , или боковых корней , вещества транспортируются из корня в побег, а также происходит ветвление корня, т. е. образование боковых корней, что способствует заякориванию растения. Кроме того, в данной зоне возможно запасание веществ и закладывание почек, с помощью которых может происходить вегетативное размно