Изображая бога Ученые создали первый организм с искусственным геномом: Наука и техника: Lenta.ru
В четверг, 20 мая, в журнале Science появилась очень необычная работа. В ней сообщалось, что группе исследователей удалось создать организм с синтетическим геномом. Ученые получили обыкновенную на вид бактерию, которая ничем не отличалась от других бактерий за исключением одного: ее ДНК — молекула, определяющая все свойства клетки, — была от первой и до последней «буквы» синтезирована искусственно.
Представьте: обычный дождливый октябрьский вечер 2158 года. Житель, скажем, Северного Чертанова возвращается к себе и домой и решает, что топливо в его машине ему окончательно разонравилось. Он подходит к компьютеру и пишет заявку в компанию, чтобы ему прислали новых бактерий, которые вырабатывают более качественное горючее. Написанное кажется полным бредом, однако не исключено, что такое или почти такое будущее человечеству открывает новая работа, появившаяся в журнале Science.
Работа называется «Создание бактериальной клетки, которая контролируется химически синтезированным геномом». Схема проведенного учеными эксперимента очень проста: они взяли несколько банок реактивов, синтезировали из них геном бактерии и вставили его в клетку другой бактерии, из которой заранее удалили собственную ДНК. На реализацию этой несложной схемы на практике у исследователей ушел не один год.
Читатель может спросить, а зачем вообще ученые взялись за такую странную задачу — синтезировать de novo то, что и так уже создано природой? Ответ на этот вопрос очень прост: потому что этой работой руководил Крейг Вентер (Craig Venter). Это имя хорошо известно тем, кто связан с биологией или когда-то интересовался проектом «Геном человека».
Яркая личность
Крейг Вентер занялся наукой после службы в армии и возвращения из Вьетнама. Молодого ветерана интересовала биохимия, и именно в этой области он получил сначала степень бакалавра, а потом доктора философии (с некоторыми оговорками — аналог нашей степени кандидата наук, в данном случае биологических).
Вентер не был «классическим» ученым, который не вылезает из своей лаборатории и всячески избегает любой административной и коммерческой деятельности. В 1998 году будущий создатель искусственного генома принял участие в организации биотехнологической компании Celera Genomics.
Именно в Celera Genomics была впервые определена полная геномная последовательность живого организма — дебютантом стал микроорганизм Haemophilus influenzae. Компания занялась расшифровкой бактериальных геномов не просто так — в 1990 году был запущен глобальный проект по определению последовательности ДНК Homo sapiens «Геном человека». На момент создания Celera Genomics сотни ученых из разных стран мира не смогли полностью расшифровать последовательность ни одной из 23 пар хромосом человека. В 1999 году была «сделана» самая маленькая (как считалось тогда) 23-я хромосома. Причиной столь медленного прогресса являлось несовершенство технологий секвенирования (определения последовательности) ДНК.
Крейг Вентер изучает образцы, собранные во время морской экспедиции.
Фото с сайта jcvi.org
Lenta.ru
Вентер разработал новый подход к секвенированию, названный методом «дробовика» (shotgun sequencing), который оказался намного эффективнее традиционных методов. В 2000 году благодаря «дробовику» была завершена черновая расшифровка генома человека. Однако генетические данные не были выложены в общий доступ, как это принято в научной среде, — Вентер изначально планировал продавать расшифрованные им последовательности. Меркантильный подход к столь важной для человечества проблеме вызвал у ученых негодование, и в конце концов Вентер был вынужден открыть полученную им информацию.
Сразу после завершения проекта «Геном человека» Вентер ушел из Celera Genomics по не до конца ясным причинам (ходят более чем упорные слухи, что Вентер покинул компанию из-за конфликта с руководством) и основал институт имени себя. Параллельно он организовал морскую экспедицию на корабле Sorcerer II, в ходе которой обнаружил тысячи новых видов живых существ.
Основными проектами Крейга Вентера и его института стали создание организма с минимальным геномом и организма, геном которого будет создан учеными искусственно.
Первое направление подразумевает получение жизнеспособного существа, в геноме которого присутствуют только самые необходимые гены. Иными словами, удаление любого из них неминуемо должно приводить к гибели такого генетического «спартанца». Этот проект пока находится в стадии разработки. А вот второе направление — по созданию существа с химически синтезированным геномом — завершилось успехом.
Дело техники
Для того чтобы отличать «неестественную» ДНК от «естественной», ученые не точно воссоздавали геном M. mycoides: в некоторые регионы, которые не кодируют гены, они вставляли специальные «флажки», представляющие собой короткие фрагменты ДНК определенной последовательности. Предварительно исследователи убедились, что вставка «флажков» не влияет на жизнеспособность бактерий.
На роль первого искусственного существа, как многие СМИ уже окрестили продукт экспериментов Вентера, была выбрана паразитическая бактерия Mycoplasma mycoides. Микроорганизмы из рода Mycoplasma являются излюбленными модельными организмами Вентера из-за своего генома — он у них очень маленький.
ДНК M. mycoides состоит всего лишь из миллиона нуклеотидов — элементарных «кирпичиков», а, например, ДНК человека включает три миллиарда нуклеотидов. Раньше исследователи из института имени Крейга Вентера работали с бактериями M. genitalium, однако они очень медленно растут, и ученые переключились на более «расторопных» M. mycoides.
Первой частью работы стало определение последовательности генома M. mycoides. Хотя еще десять лет назад молекулярные биологи выбивались из сил, пытаясь «прочитать» человеческие хромосомы, сейчас секвенирование стало совершенно рутинной операцией, не требующей особых усилий. Правда, для создания организма с синтетическим геномом исследователи расшифровывали ДНК намного более тщательно, чем обычно. То есть они определили полную геномную последовательность M. mycoides не один или два раза, а как минимум десять. Такие повторные эксперименты позволяют обнаружить и исправить ошибки, неизбежно присутствующие при однократном «прочтении».
На следующей стадии эксперимента Вентер и его коллеги, используя полученную и выверенную последовательность ДНК M. mycoides как образец, начали химически синтезировать геном этой бактерии из отдельных нуклеотидов, созданных промышленным способом — в буквальном смысле на фабрике. Но несмотря на колоссальную скорость развития молекулярно-биологических технологий синтезировать за раз очень длинные последовательности ученые пока не умеют: когда цепь ДНК дорастает до нескольких сотен тысяч нуклеотидов, она начинает путаться и рваться. По этой причине исследователи синтезировали целый геном M. mycoides по кусочкам – авторы назвали их кассетами — длиной около тысячи нуклеотидов, а потом собирали геномный паззл воедино.
Колонии Mycoplasma mycoides, полученные при помощи вставки искусственного генома в клетки M. capricolum. Фото авторов исследования
Lenta.ru
В качестве устройств для сборки кассет ученые использовали живые клетки – их ферментативные системы «склеивают» фрагменты ДНК с такой точностью, которой невозможно добиться при химическом соединении.
«Склейку» проводили в три этапа: сначала ученые совмещали кассеты по тысяче нуклеотидов и получали фрагменты длиной в 10 тысяч «букв». Потом эти «заготовки» соединяли друг с другом, чтобы получить фрагменты в 100 тысяч нуклеотидов, которые, наконец, объединяли в целый геном. Все эти операции проводили сначала в клетках кишечной палочки, потом, когда генетический полуфабрикат дорос до сотен тысяч нуклеотидов, в клетках дрожжей.
На последней стадии эксперимента ученые поместили созданный ими геном M. mycoides в лишенные ДНК клетки «родственных» бактерий M. capricolum. Так как все свойства живых существ, в том числе и видовая принадлежность, определяются их ДНК, после вставки в клетку M. capricolum генома M. mycoides «на выходе» должны были получиться… правильно, M. mycoides. Именно так и вышло: «гибриды» выглядели как настоящие M. mycoides, с той же скоростью поглощали питательные вещества, росли теми же темпами и даже состав их белков практически не отличался от белков M.
mycoides, появившихся на свет обычным способом.
Если бы ученые помещали химически синтезированный геном в клетку бактерии того же вида, результаты эксперимента нельзя было бы трактовать однозначно. Например, можно было бы заявить, что сходство «гибридов» с M. mycoides определяется не только ДНК, но и, например, регуляторными белками, оставшимися в клетках «обычных» M. mycoides.
Зачем?
В своей статье Крейг Вентер пишет, что полученные им и его сотрудниками результаты, во-первых, важны как наглядное доказательство того, что ДНК содержит исчерпывающую информацию об организме, а во-вторых, умение создавать организмы, генетическая программа которых от начала и до конца прописана человеком, сулит, по мнению Вентера, очень заманчивые перспективы практического применения. Например, ученый планирует создать водоросли, которые могли бы синтезировать не только питательные вещества, необходимые им самим, но также множество полезных для человека соединений. Кроме того, Вентер видит у своей технологии большое фармацевтическое будущее: бактерии с синтетическим геномом могут в промышленных масштабах производить новые лекарства.
Однако энтузиазм ученого разделяют далеко не все его коллеги. Например, биолог Евгений Нудлер, профессор биохимии Нью-Йоркского университета и заведующий московской лабораторией молекулярных механизмов старения «Геронлаб», считает, что прямого практического приложения в обозримом будущем эта работа не имеет. «Чудесные организмы, о которых говорит Вентер, можно получить и более простыми способами, которые доступны в любой лаборатории. Сегодня мы умеем изменять гены, всячески тасовать их, вставлять и убирать из генома огромные куски. Для того чтобы сделать, например, бактерию-производителя лекарств, совершенно не обязательно заново создавать целый геном», — рассказал Нудлер «Ленте.Ру». Он также отметил, что технология Вентера неоправданно сложна: «Чем больше фрагмент ДНК, который вы вставляете в геном, тем сложнее его «запихнуть» в клетку. Поэтому намного проще добавить в бактерию только несколько важных вам генов, чем пытаться вставить в нее целый новый геном».
Что касается создания при помощи «генетического программирования» водорослей и других организмов, у которых есть ядро (бактериальная ДНК ничем не отгорожена от остального содержимого клетки), то это, по мнению Нудлера, пока остается столь же недостижимой задачей, как и раньше.
«ДНК эукариот (так называют организмы, имеющие ядро, к которым относятся все растения, животные и в том числе человек) устроена намного сложнее, чем бактериальная ДНК. Разработанная Вентером технология просто не будет работать для этих организмов», — объяснил он.
Похожее мнение высказал и биолог Константин Северинов, профессор и заведующий лабораторией в университете Ратгерса, а также лабораториями в институте молекулярной генетики и институте биологии гена: «Для того чтобы повторить этот эксперимент для организмов, клетки которых имеют ядро, потребуется, во-первых, создать «работающие» искусственные хромосомы — в отличие от бактерий, у эукариот с ДНК связано гораздо больше различных белков и большое количество информации имеет эпигенетический характер, то есть не закодировано в самой последовательности ДНК, а, во-вторых, придумать метод помещения ДНК в ядро, из которого удалены предсуществующие хромосомы. Пока у ученых нет технологий, которые позволяют это делать. В качестве альтернативы можно пытаться создавать искусственное ядро, а это исключительно сложная задача».
И тем не менее, Северинов видит в работе Вентера определенный практический смысл: «На сегодня у нас секвенированы геномы тысяч различных живых существ, однако эффективно работать (то есть направленно изменять гены) ученые могут, на самом деле, только с несколькими модельными организмами — кишечной палочкой и небольшим числом других бактерий, дрожжами, червяком-нематодой, лягушкой, мухой и мышью. Используя предложенный Вентером подход, можно было бы брать химически синтезированные мутационные варианты генома неизученных микроорганизмов, помещать их в клетку-реципиент и исследовать свойства таких вариантов. Впрочем, это потребует очень значительного удешевления существующей технологии. А собственно к написанию генетических программ и созданию действительно новых организмов работа Вентера отношения не имеет. Пока он всего лишь реализовал уже существующую в природе программу».
Несмотря на то что однозначного признания результатов Вентера в научном сообществе нет и многие исследователи относятся к ним скептически, работой по созданию синтетического генома уже заинтересовались на самом высшем государственном уровне.
Барак Обама распорядился создать специальную комиссию по изучению этического аспекта создания живых клеток при помощи искусственно созданной ДНК. Так что не исключено, что в обозримом будущем дискуссии о работе Вентера перетекут из чисто практической плоскости в философскую.
Суточные биоритмы: что мы о них знаем?
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Начало нового дня. Суточные биоритмы характерны для всего живого на Земле
Знаете ли вы, что суточные биоритмы — или циркадные ритмы — характерны для всего живого на Земле: от грибов до человека?
У всего живого — в том числе и у крошечной бактерии, которую можно рассмотреть только под мощным микроскопом — есть суточные биоритмы: биологический процесс, который занимает приблизительно 24 часа и определяет ритм нашей жизни в целом.
А что вы знаете о том, как суточные биоритмы влияют на нас?
1.
Суточные биоритмы существуют почти с появления жизни на ЗемлеАвтор фото, Getty Images
Подпись к фото,Суточные биоритмы начали формироваться с появлением первой живой клетки на Земле
Считается, что первая живая клетка на Земле в светлое время суток под действием ультрафиолета получила повреждения, а ночью восстановилась. Человеческий организм работает также — ночью, во время сна, запускаются процессы восстановления.
2. Внутренние биологические часы есть не только у человека
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,У мимозы свои биоритмы — цветы открываются и закрываются даже ночью
Считается, что суточные биоритмы есть у всего живого на Земле, что способно вырабатывать энергию под действием солнечного света.
Однако несмотря на связь с внешними стимулами, такими как солнечный свет, циркадные ритмы имеют внутреннее, эндогенное происхождение, представляя, таким образом, биологические часы организма.
Французский ботаник Огюстен Пирам Декандоль еще в 1834 году определил, что период, с которыми мимоза открывает и закрывает листья, короче длины суток и составляет примерно 22-23 часа. То есть листья мимозы открываются в темное время суток.
3. Биологические часы задают ритм нашей жизни
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Даже грибы живут по своим внутренним биологическим часам
Суточные биоритмы позволяют живым существам предвосхищать наступление ночи и дня, зимы и лета и дают нам возможность подготовиться к этим событиям.
4. У вас есть внутренние часы с функцией синхронизации
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Забудьте о времени по Гринвичу. Ваши часы, отражающие суточные биоритмы, точнее и всегда с вами
Ваши главные биологические часы, которые отвечают за процессы синхронизации, находятся в гипоталамусе. Эти часы-синхронизаторы, как дирижер, посылают вам определенные регулирующие сигналы в разное время в течение суток.
5. У вас есть также «периферические часы»
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Внутренние и периферические часы всегда находятся в процессе синхронизации
Все ваши органы и ткани имеют дополнительные — периферические — часы, которые синхронизируются с главными часами в вашем гипоталамусе.
6. Часы есть в каждой клетке
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Каждая клетка имеет свои суточные биоритмы и часы
Каждая клетка вашего организма живет по своим внутренним часам, которые отвечают за изменения, происходящие в клетке в течение каждых 24 часов.
7. Годичный ритм
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Медведь начинает готовится к зимней спячке задолго до наступления зимы
Когда ночи становятся длиннее, мозг вырабатывает больше мелатонина — гормона, который регулирует состояние сна и бодрствования.
Многие животные — например, олени — реагируют на такие изменения — начиная готовиться к зимней спячке или периоду размножения.
Человеческий организм также реагирует на эти изменения и зимой вырабатывает больше антител для того, чтобы бороться с различными инфекциями, характерными для холодного времени года.
8. Дневной свет помогает вам сохранять режим
Автор фото, EPA
Подпись к фото,Для здоровья необходимо получать достаточно солнечного света
Если вам не хватает солнечного света, то ваши биологические часы сбиваются с 24-часового ритма.
Сенсоры, которые располагаются в ваших глазах реагируют на свет и темноту и посылают сигнал в мозг, которые отвечают за процессы синхронизации в вашем организме.
9. Пора спать?
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Как мы понимаем, что нам пора спать?
С того момента как вы проснулись, организм начинает готовиться ко сну.
Но вы не засыпаете до того времени, пока ваши биологические часы не скажут вам, что пора спать.
10. Рассинхронизация, или джетлаг
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Организму нужно время, чтобы перевести ваши суточные биологические часы
Джетлаг — рассогласование циркадного ритма человека с природным суточным ритмом.
Мы говорим о «джетлгае», когда ваши биологические часы работают в одном часовом поясе, а другие части тела — печень, кишечник, мозг и мышцы — живет в другом часовом поясе.
Для того, чтобы работа этих часов синхронизировалась нужно приблизительно по дню на каждый часовой пояс. То есть если вы прилетели в город, где разница во времени по сравнению с вашим часовым поясом, составляет три часа, то вам понадобится около трех дней, чтобы ваш организм адаптировался.
11. Социальный «джетлаг»
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Будильник говорит вам «пора просыпаться», а ваш организм говорит «надо еще поспать»
Социальный джетлаг характерен для тех, кто вынужден работать по скользящему графику, или тех, у кого «социальные» и «биологические» часы сильно рассинхронизированы.
Если ваш будильник звонит тогда, когда биологические часы еще не дали сигнал к пробуждению, тогда вы живете в режиме «социального джетлага».
Как свидетельствуют многие исследования, рассогласование «социальных» и «биологических» часов повышает риск возникновения депрессии, заболеваний сердца, диабета, ожирения и даже рака.
12. Дайте подросткам поспать подольше
Автор фото, Getty Images
Подпись к фото,Для студента 7:00 — это то же самое что 5:00 для взрослого человека
Гормональные изменения в организме подростка предполагают, что сигнал к пробуждению их биологические часы будут давать как минимум на два часа позже, чем обычно.
Разбудить подростка в 7 часов утра — это то же самое, что разбудить 50-летнего человека в 5 утра.
По мере взросления подростка его биологические часы вернутся к прежнему ритму.
Урок биологии на тему: «Живой организм» (5класс)
Тема открытого урока: Организм и его свойства.
Цель урока: углубить знания о телах живой и неживой природы; дать объяснение понятию «организм»; раскрыть свойства живых организмов.
Оборудование: учебник «Природа неживая и живая» В.М.Пакулова, Н.В. Иванова; таблицы с изображением животных и растений; цветные карандаши, учебное электронное издание Биология, презентация, проэктор, мультимедийный экран, компьютер.
Ход урока:
Фронтальный опрос: прежде чем приступить к изучению новой темы, давайте вспомним (на доске вывешивается слово – природа).
Что такое природа?
А что нас окружает?
Какие бывают тела?
Приведите примеры тел неживой природы?
Приведите примеры тел живой природы?
А сейчас я вам задам вопрос. На который вы мне ответите после изучения новой темы.
Чем отличаются живая и неживая природа?
Тема урока «Организм и его свойства» записывается на доске и в тетрадь.
На доске вывешивается слово- организмы.
(организмы – это тела живой природы)
А какие вы знаете тела живой природы? (учащиеся рисуют в тетрадях любые организмы, кто-то выходит и показывает всем у доски).
Слайды
(бактерии, грибы, водоросли, покрытосеменные, голосеменные, человек)
Учитель: Мир природы очень разнообразен.
Чем же отличаются населяющие его организмы?
Слайд
(схема свойств живых организмов; 6 стрелочек и только у одной написано свойство)
По мере объяснения в слайдах появляются новые свойства.
1) Дыхание организмов.
Учитель: Все живые организмы получают из окружающей среды кислород, он необходим как для дыхания, так и для окисления сложных веществ с выделением энергии, которая используется для жизнедеятельности организма.
Слайд ( видео- сюжет работа жаберного аппарата рака, и легкие лягушки).
2) Питание организмов.
Учитель: Сложные вещества входят в состав пищи. В организме под действием кислорода они распадаются (окисляются) и дают энергию для жизни.
Слайд ( видео- сюжет питание речного рака)
Учитель: Животные используют в пищу готовые органические вещества, находящиеся в теле растения или других животных.
Растения питаются по иному.
На свету в листьях растений из неорганических веществ образуются органические вещества – углеводы.
3) Обмен веществ.
Учитель: Живые организмы получают из окружающей среды кислород и органические вещества, входящие в состав пищи. В свою очередь в окружающую среду они выделяют продукты жизнедеятельности или обмена – углекислый газ, воду и другие вещества.
4)Рост организмов.
Рост – это увеличение массы и размеров организма.
Слайд (схема роста тараканов в интерактивном режиме).
5) Размножение.
Размножение – это процесс воспроизводства себе подобных.
Слайд ( видео – сюжет деление инфузории туфельки).
6) Старение и смерть.
И последнее свойство, которое характерно только для живых организмов – это старение, а затем наступает смерть. После смерти в организме полностью прекращаются все жизненные процессы.
Схема у учащихся в тетради заполнена до конца, и учащиеся делают вывод урока, отвечая на вопрос, поставленный в начале изучения темы. Чем отличается живая и неживая природа?
Вывод:
Живая природа отличается от неживой природы свойствами присущими только живым организмам: дыхание, питание, обмен веществ, рост, размножение, старение и смерть.
Начало формы
Конец формы
1. Фактор неживой природы.
2. Явление, включающее в себя дыхание, питание, рост, размножение, старение и т.д.
3. Процесс, при котором живой организм берёт из воздуха кислород, а выделяет в окружающую среду углекислый газ.
4.
5. Условия среды обитания.
6. Среда обитания.
7. Одно из царств живой природы.
8. Увеличение массы тела.
9. Одна из сред обитания.
10. Система жизни, сформированная на Земле за миллионы лет.
11. Наука о связях живых организмов между собой и окружающей средой.
Начало формы
с ответамибез ответов
1. Фактор неживой природы.
2. Явление, включающее в себя дыхание, питание, рост, размножение, старение и т.д.
3. Процесс, при котором живой организм берёт из воздуха кислород, а выделяет в окружающую среду углекислый газ.
4. Свойство живых организмов производить потомство.
5. Условия среды обитания.
6. Среда обитания.
7. Одно из царств живой природы.
8. Увеличение массы тела.
9. Одна из сред обитания.
10. Система жизни, сформированная на Земле за миллионы лет.
11. Наука о связях живых организмов между собой и окружающей средой.
Сердечно-сосудистая система и что в нее входит
Cердечно-сосудистая система — одна из важнейших систем организма, обеспечивающих его жизнедеятельность. Сердечно-сосудистая система обеспечивает циркуляцию крови в организме человека. Кровь с кислородом, гормонами и питательными веществами по сосудам разносится по всему организму. По пути она делится указанными соединениями со всеми органами и тканями. Затем забирает все, что осталось от обмена веществ для дальнейшей утилизации.
Сердце
Кровь циркулирует в организме благодаря сердцу. Оно ритмически сокращается как насос, перекачивая кровь по кровеносным сосудам и обеспечивая все органы и ткани кислородом и питательными веществами. Сердце — живой мотор, неутомимый труженик, за одну минуту сердце перекачивает по телу около 5 литров крови, за час – 300 литров, за сутки набегает 7 000 литров.
Круги кровообращения
Кровь, протекающую по сердечно-сосудистой системе, можно сравнить со спортсменом, который бегает на разные дистанции.
Малый круг кровообращения отвечает за поступление крови в легкие, там кровь отдает углекислый газ и обогащается кислородом. Кровь из малого круга кровообращения возвращается в левое предсердие. Большой круг кровообращения, начинающийся в левом желудочке, обеспечивает транспорт крови по всему телу. Кровь, насыщенная кислородом, перекачивается левым желудочком в аорту и ее многочисленные ветви – различные артерии. Затем она поступает в капиллярные сосуды органов и тканей, где кислород из крови обменивается на углекислый газ. Большой круг кровообращения заканчивается небольшими венами, которые сливаются в две крупные вены (полые вены) и возвращают кровь в правое предсердие.
Кровеносные сосуды
Кровеносные сосуды — эластичные трубчатые образования в теле человека, по которым силой ритмически сокращающегося сердца или пульсирующего сосуда осуществляется перемещение крови по организму. По артериям кровь бежит от сердца к органам, по венам возвращается к сердцу, а самые мелкие сосуды — капилляры – приносят кровь к тканям.
Артерии
Без питательных веществ и кислорода не может обойтись ни одна клетка. Доставку их осуществляют артерии. Именно они разносят богатую кислородом кровь по всему телу. При дыхании кислород попадает в легкие. где дальше начинается доставка кислорода по всему организму. Сначала к сердцу, потом по большому кругу кровообращения ко всем частям тела. Там кровь меняет кислород на углекислый газ и затем возвращается в сердце. Сердце перекачивает ее обратно в легкие, которые забирают углекислый газ и отдают кислород, и так бесконечно.
Вены
Кровь с углекислым газом и продуктами обмена веществ из капилляров попадает сначала в вены, а по ним движется к сердцу. Клапаны, которые есть почти у всех вен, делают движение крови односторонним.
Еще в малом круге кровообращения есть так называемые легочные вены. По ним кровь, богатая кислородом течет от легких к сердцу.
Источники:
- Козлов В.И. Анатомия сердечно-сосудистой системы. Практическая медицина, 2011г. – 192 с.
SARU.ENO.19.06.1021
Биология — 9
2
Живая природа состоит из различных биологических систем — клетки, ткани и других систем, тесно связанных друг с другом.
Эти системы различаются между собой размерами, структурой и другими особенностями. – Из чего состоят ткани?– Какие группы тканей имеются в организме человека?
– Какие органы образуют эти ткани?
Деятельность
Определите, что изображено на рисунках А, В, С. Опишите особенности изображенных на рисунках объектов. – Что должно быть вместо знака“?”?– Как можно продолжить предложенную схему?
– Что отображает эта схема?
Изучение живых существ проводится на следующих уровнях организации:
Молекулярный уровень.
Вне зависимости от сложности организации все живые существа состоят из белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов и других молекул. Изучение многих биологических процессов, таких как обмен веществ, передача наследственной информации и т.п., начинается именно с молекулярного уровня. Химический состав живых организмов и химических процессов, лежащих в основе их жизнедеятельности, изучает наука биохимия.
Клеточный уровень. Клетка является наименьшей структурной и функциональной единицей живого организма. Строение клетки, ее химический состав, особенности ее размножения и развития изучаются наукой цитологией.
Урок 13. раздражимость – свойство живых организмов — Биология — 6 класс
Биология, 6 класс
Урок 13.
Раздражимость – свойство живых организмов
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке
- На уроке узнаете, что такое раздражимость.
- Как раздражимость проявляется у растений и у животных.
- Какие условия среды способствуют ответным реакциям организмов.
Тезаурус
Раздражимость – способность живых клеток, тканей или целого организма реагировать на внешние или внутренние воздействия – раздражители для приспособления изменяющимся условиям среды.
Фотопериодизм — реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток (фотопериодами).
Рефлекс – это ответная реакция организма на раздражение, происходящая при участии нервной системы.
Фотопериодизм – реакция живых организмов (растений и животных) на суточный ритм освещённости, продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток (фотопериодами).
*Тропизм – это реакции растений на всевозможные раздражители, проявляющиеся в виде роста их органов.
*Настии – представляют собой изменения положений органов прикрепленных растений, вызванных внешними раздражениями.
*Нутации – вращательные движения растущих органов растений, вызываемые смещением ростовой зоны по периметру молодого органа или чередованием более быстрого роста то одной, то другой его стороны.
*Таксис – двигательные реакции в ответ на односторонне действующий стимул, свойственные свободно передвигающимся организмам, некоторым клеткам и органоидам (для растений см. тропизм).
Основная и дополнительная литература по теме урока
- Биология. 5 – 6 класс. Линия жизни / В. В. Пасечник, С. В. Суматохин, Г. С. Калинова, Г. Г. Швецов, З. Г. Гапонюк. – М.: Просвещение, 2018.
- Биология в схемах и таблицах / А. Ю. Ионцева, А. В. Торгалов.
- Введение в биологию. Неживые тела. Организмы: учеб. для уч — ся 5 – 6 кл.
общеобразоват. учеб. заведений / А. И. Никишов. – М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2012. - Биология. Живой организм. 5 – 6 классы: учебник для общеобразовательных учреждений с приложением на электронном носителе / Л. Н. Сухорукова, В. С. Кучменко, И. Я. Колесникова. – М: Просвещение, 2013.
- Биология. Обо всем живом. 5 класс: учебник / С. Н. Ловягин, А. А. Вахрушев, А. С. Раутиан. – М.: Баласс, 2014.
общеобразоват. учеб. заведений / А. И. Никишов. – М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2012.Теоретический материал для самостоятельного изучения
Раздражимость – это реакция возбуждения на определенные внешние факторы. Этот термин используется для описания физиологических реакций на раздражители, а также патологических проявлений, связанных с чрезмерной чувствительностью. Это понятие не стоит путать с раздражительностью.
Это свойство может быть продемонстрировано в поведенческих реакциях на окружающую среду, ситуационные, социологические и эмоциональные стимулы и проявляться в неконтролируемом гневе, злости и чувстве разочарования. Как правило, это качество присуще только людям.
Раздражимость – это свойство всего живого, включая животный и растительный мир.
Все живые организмы обладают таким свойством, как раздражимость. Это способность организма воспринять и ответить на определенные стимулы, которые могут иметь как положительное, так и отрицательное влияние. Растение обычно склоняется в ту сторону, где имеется больше солнечного света. Почувствовав тепло, человек может убрать руку от горячей печи.
Тесно связанной с понятием «раздражимость» является адаптация, которая отвечает за изменения в организме в ответ на внешнее воздействие. Например, человеческая кожа темнеет при воздействии интенсивного солнечного света. Термин «адаптация» часто используется для описания определенных перемен в популяциях, которые, как правило, не могут быть переданы потомству и поэтому не являются эволюционно значимыми. Кроме того, эти изменения обычно обратимы. Например, загар будет постепенно исчезать, если индивид перестанет пребывать на солнце. Условия окружающей среды также могут вызвать долгосрочные изменения в генетическом составе популяции, которые будут уже необратимы у отдельных организмов.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля
Задание 1. Распределите животных на ночных и дневных.
Ночные животные | Дневные животные |
Варианты ответов:
Речные раки
Бабочки
Пчёлы
Дождевые черви
Жабы
Ежи
Ящерицы
Суслики
Мыши
Волки
Прудовые лягушки
Совы.
Правильный вариант ответа:
Ночные животные | Дневные животные |
Речные раки | Бабочки |
Дождевые черви | Пчёлы |
Жабы | Ящерицы |
Ежи | Суслики |
Мыши | Прудовые лягушки |
Волки | |
Совы |
Задание 2. Выделите цветом неверные суждения.
Варианты ответов:
- Такие реакции наблюдаются у некоторых низших растений, у животных, также у мужских половых клеток папоротников и мхов.
- Если движения происходят в сторону источника раздражений внешней среды — их называют отрицательными таксисами.
- Если же перемещение идет в обратную сторону от неблагоприятных факторов — такие таксисы называют положительными.
- Аналогичные реакции встречаются у растений и выражены они в изменениях направления их роста, называются они тропизмами.
- По модальности реакций и воздействий существуют различные виды таксисов
- Фототаксис – реакции на свет.
- Хемотаксис – на изменения температуры.
Правильный вариант:
- Такие реакции наблюдаются у некоторых низших растений, у животных, также у мужских половых клеток папоротников и мхов.
- Если движения происходят в сторону источника раздражений внешней среды — их называют отрицательными таксисами.
- Если же перемещение идет в обратную сторону от неблагоприятных факторов — такие таксисы называют положительными.
- Аналогичные реакции встречаются у растений и выражены они в изменениях направления их роста, называются они тропизмами.
- По модальности реакций и воздействий существуют различные виды таксисов
- Фототаксис – реакции на свет.
- Хемотаксис – на изменения температуры.
клеток живых организмов (с диаграммой)
В этом эссе мы поговорим о клетках живых организмов. После прочтения этого эссе вы узнаете о:- 1. Предмете Клетки 2. Исторические отчеты о Клетки 3. Размер Клетки 4. Форма Клетки 5. Структура Клетки 6. Структура Прокариот.
Комплектация:
- Предмет ячейки
- Исторические отчеты о ячейке
- Размер ячейки
- Форма клетки
- Очерк строения клетки
- Очерк строения прокариот
Эссе # Тема ячейки:
Все живые тела состоят из протоплазмы.
Ткань жизни (протоплазма) редко встречается в виде больших масс, но встречается в виде дискретных структур. Эти мельчайшие морфологические тела известны как клетки.
Клетки являются небольшими структурными единицами тела, так же как кирпичи являются структурными единицами дома. Клетка может быть определена как «единица биологической активности, ограниченная полупроницаемой мембраной и способная к самовоспроизведению в среде, свободной от других живых систем».
Клетка является самостоятельной функциональной единицей всех живых организмов.В одноклеточном организме одноклеточное тело физиологически высоко дифференцировано и осуществляет все виды жизнедеятельности: питание, дыхание, выделение, размножение и т. д. В многоклеточных организмах жизнедеятельность осуществляется узкоспециализированными группами бесчисленных клеток.
Таким образом, жизненные процессы организма представляют собой сумму согласованных функций его клеток.
Эссе № Исторические отчеты ячейки:
Хотя рассуждения о клетке восходят к эпохе греческих философов, наука о клетках начала развиваться только после открытия Янсенсом сложного микроскопа в конце шестнадцатого века.
Первый трактат по микроскопии был написан Робертом Гуком, куратором экспериментов Королевского общества [Рис. 1.1 (а)]. Он опубликовал чисто описательный отчет о клетке, до сих пор неисследованной области науки о жизни. Он впервые наблюдал растительные клетки в 1665 году, используя недавно изобретенную примитивную модель сложного микроскопа.
Гук наблюдал под микроскопом тонкий срез пробки и обнаружил, что бутылочная пробка не представляет собой однородного компактного материала, а состоит из множества маленьких пустых коробочек или полостей, ограниченных определенными стенками [рис.1.1(b)] Гук применил к этим ящикам названия ячеек (латинское cellula = маленькая комната).
Свои наблюдения он опубликовал в книге «Микрография». Позже он наблюдал клетки в свежем растительном материале и обнаружил, что полости живых клеток были заполнены «соком» , но не мог заметить тайны протоплазмы.
После Роберта Гука у ученых появилось большое любопытство, и стало доступно больше подробностей о клетках.
Антон Ван Левенгук, знаменитый голландский микроскопист, впервые наблюдал зеленые тела в клетках растений.Сейчас они известны как хлоропласты.
Двое современников, английский врач Нехемия Грю и итальянский профессор Марчелло Мальфиги, продолжали свои наблюдения над внутренним строением растений и очень подробно описывали различные типы клеток в стебле, но также не могли заметить значения протоплазмы.
Корти (1772) и Фонтана (1781) подчеркивали наличие полужидких веществ в клетках растений, а Дютроше (1824) — в клетках животных.В 1835 году французский ученый Дюжарден предложил термин саркод для обозначения живого содержимого клетки. Богемский физиолог Пуркинье (1839) ввел термин протоплазма для живого вещества клетки.
По мере дальнейшего накопления знаний о строении и функциях клетки стала более понятной сложная природа живого содержимого клетки.
Различные компоненты протоплазмы были распознаны один за другим. В 1831 году английский ботаник Роберт Броун заметил общее появление определенного шаровидного тела в каждой из клеток кожицы листа орхидеи и назвал его «ареолой».
Позже это было обозначено как ядро (латинское слово, означающее ядро).
Вскоре после этого Матиас Шлейден обнаружил внутри ядра небольшое сферическое тело и дал ему название ядрышка. В 1846 г. Хьюго фон Моль ввел различие между протоплазмой и клеточным соком, а вслед за ним Колликер (1862 г.) применил название цитоплазмы к живому веществу, окружающему ядро.
Таким образом, ядро и цитоплазма вместе образуют протоплазму. Все эти факты стали частью научного мышления, когда два немецких биолога, по имени Шлейден (ботаник) и Теодор Шванн (зоолог), сформулировали свою известную «Клеточную теорию» (1938-39).
В настоящее время теория предполагает, что:
(i) Все живые организмы состоят из клеток и клеточных продуктов,
(ii) Существует значительное сходство химического состава и метаболической активности всех клеток, и
(iii) Общая активность организма представляет собой сумму активностей и взаимодействий его независимых клеточных единиц.
Вирхов (1855) констатировал тот факт, что все клетки в организме возникают путем деления ранее существовавших.Механизм клеточного деления был установлен к концу 1870 г. В 1861 г. Шульце также поддержал клеточную теорию и выдвинул учение о протоплазме. Hanstein (1880) ввел термин протопласт для организованной дискретной массы протоплазмы и подчеркнул, что вместо термина клетка следует использовать термин протопласт.
При непрерывных наблюдениях обнаружилось больше частей клетки. Эти части включали вакуоли, митохондрии, тельца Гольджи и др.
Клеточная теория подверглась резкой критике, а концепции были значительно уточнены некоторыми выдающимися учеными.Открытие в последние годы вирусных частиц поставило перед биологами вопрос, являются ли эти частицы живыми или неживыми.
Вирус можно определить как самовоспроизводящуюся биологическую единицу, не имеющую конечной полупроницаемой мембраны и способную к самовоспроизведению только тогда, когда она присутствует в живой клетке.
Вне живой клетки он подобен неживой частице. Если считать их живыми, то к ним неприменима клеточная теория, потому что их тела имеют форму мельчайших частиц и не являются клеточными.
Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белков, ключевые соединения неизменно присутствуют во всех клетках (рис. 1.2).
Эти частицы по-разному интерпретировались разными биологами. По их мнению:
(a) Вирусы — это живые химические вещества.
(b) Вирусы эволюционировали из клеточных форм в результате дегенерации и уменьшились до размера частиц в результате паразитизма.
(c) Вирусы – это примитивные организмы, которые не могли достичь клеточного состояния.
Помимо вирусов существуют также некоторые формы, которые являются промежуточными между вирусами и клетками. Эти системы, называемые микоплазмами и риккетсиями, по-видимому, имеют мембраны, но не способны расти вне живых клеток. Однако вполне вероятно, что они произошли от более независимых бактерий, которые превратились в паразитов и утратили часть своих биохимических возможностей.
Второе важное возражение против клеточной теории состоит в том, что она не объясняет ценоцитарных тел некоторых низших растений, как, например, Vaucheria, Mucor, Rhizopus и др.Согласно клеточной теории, типичная клетка организма представляет собой единицу массы протоплазмы, состоящей из двух отдельных компонентов, а именно ядра и цитоплазмы (рис. 1.3 и 1.4).
Однако это определение не кажется подходящим в тех случаях, когда тело является ценоцитарным. Ценоцитарное тело представляет собой массу живых веществ с многочисленными ядрами, сохранившимися внутри окружающей стенки. Таким образом, было бы трудно определить клетку как основную единицу таких живых тел.
Эссе № Размер ячейки :
В научных работах клетки измеряются в метрической системе, т.е. д., в сантиметрах и миллиметрах. При измерении растительных или животных клеток под микроскопом используются единицы микрон (греч.
, µ = 1/1000 или 0,001 мм, и миллимикрон (mµ = 1/1000 µ).
Дальнейшее подразделение миллимикрона на единицы часто дает единицу ангстрема (Å). Эта единица соответствует одной десятой миллимикрона (Å = 0.1 мкм,. Это используется для измерения субмикроскопических структур, обнаруженных с помощью электронного микроскопа, и для определения длин волн излучения.
Размеры клеток сильно различаются. Некоторые клетки, например корневые волоски и клетки волокон хлопчатника и других растений, видны невооруженным глазом. У некоторых однодольных и в семействе urticaceae волокнистые клетки имеют длину примерно от 2 до 56 см. Бактериальные клетки, которые, вероятно, являются самыми мелкими (примерно 0,2—5,0 мкм), находятся в самых низких пределах микроскопического разрешения.
По объему одной из самых больших клеток среди животных является желточная клетка страусиного яйца диаметром около 8 см. Таким образом, объем желтка страусиного яйца примерно в пятнадцать миллионов миллиардов раз превышает объем бактериальной клетки размером 0,2 мкм.
Длина нервных клеток некоторых млекопитающих достигает метра и более. Большинство клеток как растений, так и животных имеют средние размеры от 0,5 до 20 мкм. Размер клетки напрямую связан с увеличением или уменьшением ее содержимого.
Эссе № Форма ячейки :
В целом, форма клеток сильно различается от ткани к ткани. Он может быть фиксированным или изменяемым; сферическая или овальная; плоские или удлиненные; веретенообразные или шаровидные; цилиндрические или многогранные и так далее. Эти различные формы клеток связаны с конкретными функциями, которые они выполняют.
Механическая сила также в некоторой степени определяет форму клеток, т.е.г., клетки из недифференцированной ткани имеют многогранную форму из-за их взаимного давления. Независимо от их формы, все клетки имеют тенденцию быть сферическими, если они свободны от различных сдерживающих факторов.
Форма вновь развившейся клетки также зависит от материнской клетки, плоскости клеточного деления и времени деления материнской клетки.
По мере созревания клетки обычно окружаются жесткой или полужесткой неживой мембраной, которая также стабилизирует их форму.
Эссе # Структура клетки:
До открытия электронного микроскопа большая часть наших знаний о внутренней структуре клетки основывалась на наблюдениях, сделанных с помощью светового микроскопа. В последние годы для изучения клеток стали использовать электронный микроскоп. Термин «ультраструктура» относится к тому факту, что учитываемые клеточные структуры были проанализированы с помощью электронного микроскопа.
В электронном микроскопе используется пучок света, и в принципе он мало чем отличается от светового микроскопа. Для электронно-микроскопических исследований ткани фиксируют в оксиде осмия (OsO 4 ), растворах формальдегида и др., обезвоживают, заливают в жидкие пластики (обычно смесь бутилметилметакрилата) и делают срезы на ультратоме (толщина среза около 100 Å).
Электронный микроскоп увеличивает изображение в 300000 и более раз по сравнению с реальным размером объекта на флуоресцентной пластине, напоминающей телевизионную трубку.
Делаются фотографии для дальнейшего изучения. Одним из недостатков этого аппарата является то, что трудно исследовать материалы в живом состоянии.
. Подробные общие обзоры по электронной микроскопии растительных клеток даны Мюйхлеталером (1957), Буватом (1958) и многими другими авторами.
Есть два общепризнанных основных плана клеточной организации.
Это:
(i) Простой прокариотический план
(ii) Сложный эукариотический план
Эссе # Структура прокариот:
Организмы, у которых ядро не ограничено определенной ядерной мембраной, называются прокариотами.К прокариотам относятся вирусы, плевропнемоноподобные организмы (ППЛО), бактерии и сине-зеленые водоросли. Прокариоты очень малы (обычно от 0,5 мкм до 3 мкм) и не имеют дифференцировки на ядро и цитоплазму. У эукариотических организмов ядро ограничено определенной ядерной мембраной.
Прокариотические и эукариотические клетки принципиально различаются по следующим пунктам:
1.
Ядерная мембрана: Как упоминалось ранее, прокариотические клетки не проявляют дифференцировки на ядро и цитоплазму, т.е.е., цитоплазматический и ядерный материал остается смешанным. Эукариотические клетки имеют определенную ядерную мембрану.
2. Хромосомы:У прокариот генетическая информация расположена в одной хромосоме, которая представляет собой кольцевую ДНК. В ДНК прокариот отсутствуют основные белки, называемые гистонами. В эукариотических клетках ДНК хромосомы находится в комплексе с гистонами.
3. Отсутствие митотического аппарата и ядрышек:Деление клеток у прокариот обычно не является митотическим, и мейоз не имеет места в реальном смысле.
4. Цитоплазматические органеллы: В прокариотических клетках отсутствуют четко определенные ограниченные мембраной органеллы, такие как эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы, центриоли и хлоропласты.
Ферментативные функции митохондрий выполняет плазматическая мембрана, которая в нескольких местах становится складчатой.
В эукариотических клетках присутствуют определенные структуры, связанные с мембраной, такие как эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, митохондрии, хлоропласты, лизосомы и центриоли.
5. Клеточная стенка:Клеточная стенка прокариот содержит аминосахара, мурамовую кислоту и другие углеводы. У эукариот клеточная стенка, если она присутствует, не содержит этих веществ.
6. Плазменная мембрана:Плазматическая мембрана прокариот образует интрузии в цитоплазме, называемые мезосомами. У эукариот мезосомы отсутствуют.
7. Жгутики: Жгутики или реснички, обнаруженные у некоторых прокариот, не имеют 9 периферических и 2 центральных фибрилл (конфигурация 9 + 2).У эукариот жгутики и реснички имеют определенный план строения, состоящий из 9 периферических фибрилл и двух центральных фибрилл.
У прокариот хлорофилл, если он присутствует, связан со свободной пластинкой; и ламели не окружены мембраной. У эукариот пигментированные пластинки находятся в отдельных хлоропластах.
Живые организмы: организация, функции и структура — видео и расшифровка урока
Как устроены живые организмы?
Вы живой организм, как и любое другое животное и растение на Земле.Организм — это живая система, которая может реагировать на раздражители, расти, воспроизводиться и поддерживать постоянное состояние (гомеостаз). По крайней мере, это наше нынешнее определение живого организма; определенно есть место для обсуждения. Но мы почти уверены, что узнаем живой организм, когда видим его в большинстве случаев. К живым организмам относятся животные, растения, грибы и микроорганизмы.
Но как устроены живые организмы? Что их составляет? Живые организмы состоят из множества частей, и эти части объединяются в единое целое, которое работает как единое целое.
Это удивительная система, особенно в случае с растениями и животными. Растения и животные состоят из клеток, тканей, органов и систем органов. Эти системы органов вместе образуют целый организм.
Клетки являются основной единицей жизни — они являются мельчайшими функциональными единицами организма и представляют собой микроскопические объекты, содержащие цитоплазму и ядро, окруженные клеточной мембраной. Микроскопические организмы часто представляют собой всего лишь одну клетку: в этом случае это целый организм.Но у людей есть триллионы клеток.
Ткани представляют собой группы клеток одного типа или из одного и того же места, которые выполняют определенную задачу. Например, у человека есть мышечная ткань, соединительная ткань, нервная ткань и другие.
Органы являются частью организма, который обычно автономен и имеет определенную цель или функцию. Например, человеческое сердце — это орган, выполняющий функцию перекачивания крови по всему телу.
Система органов — это группа органов, которые вместе выполняют определенную работу или функцию.Например, пищеварительная система включает желудок, пищевод, тонкую кишку, толстую кишку, поджелудочную железу, печень, желчный пузырь, прямую кишку и задний проход. Орган может быть частью нескольких систем органов.
Так вот как устроены организмы. Но как устроены эти отдельные части? И как достигаются функции организмов?
Биология 5 Классификация живых существ
Никто точно не знает, когда, как и почему на Земле зародилась жизнь, но еще 2400 лет назад Аристотель заметил, что все биоразнообразие планеты имеет животное или растительное происхождение.Это первоначальное наблюдение греческого философа было расширено в 19-м и 20-м веках открытием новых царств и, наконец, достигло сегодняшних широко признанных пяти, которые охватывают 8,7 миллиона видов, живущих на Земле, согласно оценкам Организации Объединенных Наций по окружающей среде. Программа (ЮНЕП).
ЧТО ТАКОЕ ЦАРСТВО В БИОЛОГИИ
Система биологических царств — это способ, с помощью которого наука классифицирует живые существа в соответствии с их происхождением в ходе эволюции. Это означает, что все виды, составляющие эти пять больших групп (некоторые недавние теории делят их еще на шесть или даже семь), имеют общих предков и, следовательно, имеют некоторые общие гены и принадлежат к одному генеалогическому древу.
Помимо царств живых существ существуют и другие таксономические категории в рамках той же системы классификации, такие как, например, домен, тип, класс, отряд, семейство, род и вид. Все они следуют иерархическому порядку и зависят друг от друга, поэтому одни подразделения включают в себя другие.Таким образом, область включает в себя царство, царство — тип, тип — класс и так далее.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЯТИ ЦАРСТВ ЖИВЫХ СУЩЕСТВ
Все виды в определенном королевстве имеют схожие характеристики с точки зрения их роста и того, как они функционируют.
Теперь давайте посмотрим, откуда берутся семейные отношения, определяющие царства природы:
Питание. Автотрофный (производит себе пищу) или гетеротрофный (питается другими живыми существами).
Организация ячеек. Одноклеточные (имеющие только одну клетку) или многоклеточные (имеющие две или более клеток).
Тип ячейки. Эукариоты (генетический материал окружен мембраной) или прокариоты (без мембраны).
Дыхание. Аэробный (необходим кислород) или анаэробный (не использует кислород).
Репродукция. Половым, бесполым или споровым путем.
Движение. Самодвижущийся или статичный.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИВЫХ СУЩЕСТВ НА ПЯТЬ ЦАРСТВ
Первым, кто разделил живые существа на пять обширных царств, был североамериканский эколог Роберт Уиттекер. Этот исследователь в 1959 году доказал, что грибы не являются растительными организмами — раньше считалось, что они таковыми являются, — а десятилетие спустя предложил создать царство грибов, чтобы отличать их от растений.
Теория Уиттакера получила широкое признание, и научное сообщество тем самым добавило новую группу к предыдущей системе четырех царств, , созданной американским биологом Гербертом Коуплендом в 1956 году.
Царство животных
Царство животных наиболее развито и делится на две большие группы — позвоночные и беспозвоночные. Эти животные представляют собой многоклеточных гетеротрофных эукариот с аэробным дыханием, половым размножением и способностью двигаться. Это царство является одним из самых разнообразных и включает в себя млекопитающих, рыб, птиц, рептилий, земноводных, насекомых, моллюсков и кольчатых червей, среди прочих.
Царство растений
Деревья, растения и другие виды растительности составляют часть царства Plantae — одного из древнейших, характеризующегося своей неподвижной, многоклеточной и эукариотической природой.Эти автотрофные существа, клетки которых содержат целлюлозу и хлорофилл , необходимы для жизни на Земле, поскольку они выделяют кислород в процессе фотосинтеза.
Что касается способа размножения, то он может быть как половым, так и бесполым.
1.1 Темы и концепции биологии — Концепции биологии — 1-е канадское издание
К концу этого раздела вы сможете:
- Определите и опишите 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.
Заказать
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.
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.
Обработка 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 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. Молекула 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.
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 произвести 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.
Какое из следующих утверждений неверно?
- Ткани существуют внутри органов, которые существуют внутри систем органов.
- Сообщества существуют внутри популяций, которые существуют внутри экосистем.
- Органеллы существуют внутри клеток, которые существуют в тканях.
- 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.
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 ядра. И археи, и бактерии — прокариоты, неофициальное название клеток без ядра. Признание в 1990-х годах того факта, что некоторые «бактерии», ныне известные как археи, генетически и биохимически отличаются от других бактериальных клеток так же, как и от эукариот, мотивировало 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 под уникальным номером Cyanocitta cristata . Наш вид — Homo sapiens .
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.
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.
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 вещества, которая не может быть расщеплена 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 строения 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
эволюция: процесс постепенного изменения популяции, который также может привести к возникновению новых видов из более старых видов
гомеостаз: способность организма поддерживать постоянные внутренние условия
макромолекула: большая молекула, обычно образованная соединением более мелких молекул
молекула: химическая структура, состоящая по крайней мере из двух атомов, соединенных вместе химической связью
орган: структура, состоящая из тканей, функционирующих вместе для выполнения общей функции
система органов: высший уровень организации, состоящий из функционально связанных органов
органелла: мембраносвязанный компартмент или мешок внутри клетки
организм: индивидуальное живое существо
филогенетическое дерево: диаграмма, показывающая эволюционные отношения между биологическими видами, основанные на сходствах и различиях в генетических или физических признаках или в обоих
популяция: все особи одного вида, обитающие на определенной территории
прокариот: одноклеточный организм, у которого отсутствует ядро или любая другая мембраносвязанная органелла
ткань: группа сходных клеток, выполняющих одну и ту же функцию
Атрибуция СМИ
1.
7: Организация живых существ- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Уровни организации
- Разнообразие жизни
Организация живых существ. Что это значит?
Мы знаем, что все начинается с клетки. А у некоторых видов заканчивается клеткой. Но для других клетки объединяются, чтобы сформировать ткани, ткани образуют органы, органы образуют системы органов, а системы органов объединяются, чтобы сформировать организм.
Уровни организации
Живой мир может быть организован на различных уровнях.
Например, многие отдельные организмы можно разделить на следующие уровни:
- Клетка : Основная единица структуры и функции всех живых существ.
- Ткань : Группа клеток одного вида.
- Орган : Структура, состоящая из одного или нескольких типов тканей. Ткани органа работают вместе, чтобы ароматизировать определенную функцию. Органы человека включают мозг, желудок, почки и печень. К органам растений относятся корни, стебли и листья.
- Система органов : Группа органов, которые работают вместе для выполнения определенной функции. Примеры систем органов человека включают скелетную, нервную и репродуктивную системы.
- Организм : Отдельное живое существо, которое может состоять из одной или нескольких систем органов.
Примеры этих уровней организации показаны на рис. ниже.
Каждая мышь состоит из нескольких систем органов.
Показанная здесь система — это пищеварительная система, которая расщепляет пищу в форму, которую могут использовать клетки. Одним из органов пищеварительной системы является желудок. Желудок, в свою очередь, состоит из разных типов тканей.Каждый тип ткани состоит из клеток одного типа.
Существуют также уровни организации выше индивидуального организма. Эти уровни показаны на рисунке ниже.
- Организмы одного вида, обитающие на одной территории, составляют популяцию . Например, все золотые рыбки, живущие в одном районе, составляют популяцию золотых рыбок.
- Все группы населения, проживающие на одной территории, составляют сообщество .Сообщество, включающее популяцию золотых рыбок, также включает популяции других рыб, кораллов и других организмов.
- Экосистема состоит из всех живых существ ( биотических факторов ) на данной территории вместе с неживой средой ( абиотических факторов ). Неживая среда включает воду, солнечный свет, почву и другие физические факторы.
- Группа подобных экосистем с одним и тем же общим типом физической среды называется биомом .
- биосфера — это часть Земли, где существует вся жизнь, включая всю землю, воду и воздух, где можно найти живые существа. Биосфера состоит из множества различных биомов.
Неживая среда включает воду, солнечный свет, почву и другие физические факторы.На этом рисунке показаны уровни организации в природе, от отдельного организма до биосферы.
Разнообразие жизни
Жизнь на Земле очень разнообразна. Разнообразие живых существ называется биоразнообразием . Мерой биоразнообразия Земли является количество различных видов организмов, обитающих на Земле.Сегодня на Земле обитает не менее 10 миллионов различных видов. Они обычно сгруппированы в шесть различных королевств. Примеры организмов в каждом царстве показаны на рисунке ниже.
Разнообразие жизни от архебактерий до растений и животных.
Резюме
- Многие отдельные организмы можно разделить на следующие уровни: клетки, ткани, органы и системы органов.
- Экосистема состоит из всех популяций на данной территории вместе с неживой средой.
- Биосфера — это часть Земли, где существует вся жизнь.
- Разнообразие живых существ называется биоразнообразием.
Подробнее
Используйте этот ресурс, чтобы ответить на следующие вопросы.
- Уровни организации на utahscience.oremjr.alpine.k12…r/levelorg.htm.
- Перечислите уровни организации, от самого простого до самого сложного.
- Что такое клетки?
- Что такое ткани? Какие основные ткани у человека?
- Что такое системы органов?
- Сколько систем органов в организме человека?
- Организмы могут осуществлять все основные жизненные процессы.Объясните это предложение.
Обзор
- Опишите уровни организации сложного многоклеточного организма, такого как мышь, начиная с клетки.
- Объясните, чем популяция отличается от сообщества.
- Что такое экосистема?
- Приведите три примера неживой среды.
- Что такое биоразнообразие?
Пищевые цепи и пищевые сети
Выживание каждого вида растений и животных, независимо от того, насколько они велики или малы, в некоторой степени зависит от других видов растений или животных.Это могут быть пчелы, собирающие пыльцу с цветов, фотосинтез растений, олени, поедающие листья кустарников, или львы, поедающие оленей.Пищевая цепь показывает, как энергия передается от одного живого организма к другому через пищу. Нам важно понять, как работает пищевая цепь, чтобы мы знали, какие важные живые организмы составляют пищевую цепь и как сбалансирована экология.
Фотосинтез — это только начало пищевой цепи. Есть много видов животных, которые едят продукты процесса фотосинтеза.Примерами могут служить олени, поедающие листья кустарников, кролики, поедающие морковь, или черви, поедающие траву.
Когда эти животные едят эти растительные продукты, пищевая энергия и органические соединения передаются от растений к животным.
Эти животные, в свою очередь, поедаются другими животными, снова передавая энергию и органические соединения от одного животного к другому. Итак, сколько уровней это продолжается? Чтобы проследить пищевую цепочку на разных уровнях и узнать, как она работает, посетите этот сайт.
Страница также содержит названия и определения терминов, используемых для описания «игроков» в пищевой цепи – производителей, потребителей, травоядных.Вы также можете обратиться к схематическим изображениям пищевых цепей, пищевых сетей и экологических пирамид.
Пищевая цепь описывает движение энергии и питательных веществ в экосистеме. На базовом уровне есть растения, производящие энергию, затем она переходит к организмам более высокого уровня, таким как травоядные. После этого, когда хищники поедают травоядных, энергия передается от одного к другому. Чтобы понять, как это происходит, перейдите по ссылке.
В пищевой цепи энергия передается от одного живого организма через другой в виде пищи.Есть первичные продуценты, первичные потребители, вторичные потребители и редуценты — все они являются частью пищевой цепи. Перейдите по этой ссылке, чтобы получить хорошее представление о том, как работают пищевые цепи. Есть ссылки на типы энергии, а также простые объяснения того, как фотосинтез является отправной точкой пищевой цепи. Этот сайт также сообщает нам, что из-за наших пищевых привычек мы находимся в двух пищевых цепочках — морской и наземной.
Растения, способные к фотосинтезу, снабжают нас первым продуктом пищевой цепи.Мало того, они являются источником кислорода, пищи, которую мы едим, нашей одежды и даже нашей мебели, среди прочего. Растения также удаляют из воздуха парниковые газы, обеспечивают среду обитания для многих животных.
Поэтому мы должны понимать экологию окружающей среды по отношению к растениям. Какова их численность в пересчете на особей (популяции), так и по отношению к другим живым существам в окружающей среде.
Перейдите на эту страницу, чтобы увидеть, где растения расположены по отношению к другим живым организмам.
Например, на типичном пастбище количество растений превышает количество всех остальных уровней пирамиды вместе взятых. Однако в лесах другие живые организмы конкурируют за пространство с растениями. Но баланс в экосистеме сохраняется.
Внутри сообщества могут сложиться особые отношения, в которых один конкретный вид растет в обязательной ассоциации с другим конкретным видом, от которого зависят другие. Этот сайт исследует такие отношения.
Урок 4: Пищевые цепи | MPalaLive
1.Паутина жизни
Цель:
Учащиеся поймут концепцию пищевой цепи и продемонстрируют пищевую цепь пастбищ.
Материалы:
- Картинки животных, река, дерево, трава, солнце
- Моток пряжи/мотка шпагата
Процедура:
Прочтите Большое капоковое дерево, Линн Черри. Попросите учащихся назвать всех различных животных, которые зависят от одного дерева.
Дайте каждому участнику картинку.
Сначала продемонстрируйте пищевую цепочку, простую взаимозависимость, связав ученика с картой солнца (источником всей энергии), ученика с картой травы, ученика с картой зебры и ученика с картой льва.
Показать влияние человека на простую пищевую цепь. Человек может:
- Рубить деревья (нет деревьев, травоядным нечего есть, травоядные умрут, львам и другим хищникам будет нечего есть.Они начнут есть наш скот.)
- Охота в избытке (Если мы убьем львов, будет слишком много зебр, и им понадобится больше травы. Они будут есть траву с наших пастбищ.)
Баланс — это ключ! Объясните, что взаимодействия в системе пастбищ сложнее, чем это. Например, солнце дает не только траву, а львы едят не только зебр.
Пусть теперь участники встанут в круг, не по порядку (т. е. не все производители вместе, затем первичные потребители, затем вторичные потребители и т. д.)
Отдайте клубок веревки человеку с солнцем.
Затем попросите этого человека передать пряжу человеку с картой организма, который поддерживает солнце. Если солнце поддерживает более одного организма в круге, пропустите нить обратно к солнцу и от солнца к другому организму, который оно поддерживает.
Продолжайте спрашивать растения, какие организмы они могут поддерживать и так далее.
Продолжайте двигаться по цепочке, пока не доберетесь до лучших потребителей. Нить будет запутанной паутиной в середине круга.Пищевые цепи сложны, и баланс, который они создают, имеет важное значение.
Снова обсудите влияние человека на Интернет, попросив учащихся бросить свою нить, если воздействие человека убивает их организм. Например, последствия чрезмерной охоты заставят львов сбросить свои струны. Что случается?
Возможные вопросы
- Знаете ли вы, почему травоядных больше, чем плотоядных?
- Что, если исчезнет одно животное из пищевой цепочки? Как насчет одного уровня пищевой цепи? Производители? Разложители? Травоядные?
- Какое место люди занимают в пищевой цепочке?
- Что может произойти, если в местную пищевую цепочку попадет животное, не являющееся местным для данной местности?
- Что может случиться, если убрать животное из пищевой цепи?
- Как солнце и дождь могут повлиять на пищевую цепь? Засуха?
- Почему пищевая сеть является более точным описанием природы, чем пищевая цепь или пирамида?
2.
Бирка пищевой цепи
Для этого занятия требуется большая открытая площадка. В классе от 25 до 40 учеников выберите от трех до пяти хищников и от семи до десяти травоядных. Остальное останется растениями. Это представляет собой сбалансированную систему, в которой растения более многочисленны, чем травоядные, травоядные более многочисленны, чем хищники, а хищники менее многочисленны. Учащиеся могут выбрать, какие травоядные и хищники будут в их группах. (Пример: зебры Греви — травоядные, а львы — хищники).
Каждая группа выбирает жесты руками, которые будут отличать их от других групп. (Пример: растения могут захотеть раскинуть руки по бокам, изображая листья, травоядные (ориксы) могут держать руки на голове, изображая рога, а хищники (львы) могут поднимать руки вверх, как лапы. с обнаженными когтями). Хищники пытаются пометить травоядных, которые пытаются пометить растения. Поскольку хищники разлагаются, когда умирают, и становятся удобрением, растения пытаются пометить хищников.
Как только вы помечены, вы превращаетесь в того, кто пометил вас.
Через некоторое время остановите игру, чтобы посмотреть, сколько осталось растений, травоядных и хищников. Игра должна возобновиться, но должна быть остановлена несколько раз до конца, чтобы определить, что произошло и почему. Сыграв несколько раундов игры, выберите одно из растений, чтобы снова войти в игру как человек. Правила для человека другие: человек может пометить кого угодно, но никто не может пометить человека. Каждый раз, когда человек отмечает кого-то, этот игрок становится другим человеком.Посмотрите, сколько времени потребуется, чтобы все игроки превратились в людей.
Обсудите изменения и отношения, которые иллюстрирует игра. Некоторые вопросы для обсуждения могут включать:
- Что происходит с растениями и травоядными, если поймано много хищников?
- Что происходит с растениями, если их поймано много?
- Что происходит, когда люди используют слишком большую часть пищевой цепи? Как мы можем предотвратить это?
- Попросите учащихся записать то, что произошло, в свои тетради по естествознанию, включив иллюстрацию пищевой цепи, которую они представляли.
