Алтухов Ю.П.(ред.) Вертьянов С.Ю. Общая биология: Учебник для 10-11 кл. общеобразовательных учреждений
Подождите немного. Документ загружается.
Сайт С.Ю.Вертьянова:
www.vertyanov.ru
Свято Троицкая Сергиева Лавра
2012
Учебник для 10—11 классов
общеобразовательных учреждений
3е издание,
дополненное
Под редакцией
академика РАН Ю. П. Алтухова
С. Ю. Вертьянов
ÎÁÙÀß
ÁÈÎËÎÃÈß
Автор Вертьянов Сергей Юрьевич (еmail: sergijv@yandex.ru)
Под редакцией академика РАН Алтухова Юрия Петровича
ISBN 5903102018
УДК 373.167.1:57
ББК 28.0я72
О28
Общая биология: Учебник для 10—11 кл. общеобразователь
ных учреждений. С.
Ю. Вертьянов, под ред. Ю. П. Алтухова.
М.: СвятоТроицкая Сергиева Лавра,
2012. — 352 c.: ил. — ISBN
5903102018.
УДК 373.167.1:57
ББК 28.0я72
О28
Учебник разработан в соответствии с современными образовательны
ми стандартами и школьными программами, структурно соответствует
действующим учебникам и содержит весь необходимый материал для
успешной сдачи экзаменов. Наряду с общепринятым материалом из
лагаются самые последние научные данные, дан православный анализ
ряда вопросов. Рассмотрены оба существующих в современной науке
варианта происхождения жизни: в процессе эволюции и в результате
сотворения.
Научные редакторы:
раздел I — к.б.н. В. М. Глазер, к.б.н. Н. А. Лунина
разделы II и III — к.б.н. В. М. Глазер, д.б.н. А. С. Карягина,
к.б.н. Н. А. Лунина
раздел IV — д.б.н. Е. В. Балановская, к.г.м.н. А. В. Лаломов
раздел V — чл.корр. РАЕН А. Ю. Евдокимов, к.б.н. М. С. Буренков,
к.б.н. Е. Б. Родендорф
разделы I—V — преподаватели Центра непрерывного образования
им. Серафима Саровского В. Б. Слепов, общеобразовательной
школы ¹ 262 г. Москвы к.б.н. С. Д. Дикарев
©
СвятоТроицкая Сергиева Лавра, 2012
©
С. Ю. Вертьянов, текст, илл., дизайн, 2012
Глубокоуважаемые читатели!
Перед вами — первый учебник биологии, не стесненный материали
стическими рамками. Мы возвращаемся к Богу, на протяжении столетия
вычеркнутому из нашей жизни.
Минувший атеистический век крайне пагубно отразился на развитии
биологии, ряда естественных наук и самого человека. В угоду вседовлею
щему материализму положения гипотезы эволюции возводились в догматы,
противоречащие научным фактам. Господа Бога заменил в умах поколе
ний «всемогущий» естественный отбор. Ответственность за эту подмену
в значительной степени лежит и на ученых. Ведь одна из обязанностей
науки — свидетельствовать о правде; ответственность ученого выше, чем
врача: последствия его деяний могут затрагивать судьбы миллионов.
За последние 10 лет мои представления о мире и человеке претерпели
коренные изменения и привели к твердому убеждению в том, что наш
мир — результат высшего творческого замысла. Сложность, комплекс
ность саморегуляция в мире живого таковы, что неизбежно приходишь
к заключению о наличии Плана — и следовательно, места для случай
ности не остается.
Я пришел к выводу о существовании Творца еще и потому, что труды
моих сотрудников и мои собственные работы показали, что не только про
исхождение человека, но даже и происхождение обычных биологических
видов не может иметь случайный характер. Каждый вид строго хранит
свою уникальность. Его основные признаки связаны не с полиморфизмом
как мелкой разменной монетой, которой вид расплачивается за адаптацию
к среде, — наиболее жизненно важные свойства вида определяет моно
морфная часть генома, которая лежит в основе видовой уникальности:
случайные изменения в этих генах летальны. А значит, окружающий
мир не может быть результатом естественного отбора.
Тщательное исследование Священного Писания дает все необходимые
предпосылки для твердой веры. Таким образом, вера и объективное
научное знание не противоречат друг другу — они говорят об одном и
дополняют друг друга. Мы надеемся, что после длительного отступления
от веры в жизни общества вновь возобладает мировоззрение, основанное
на христианстве, определявшем формирование европейской культуры на
протяжении двух тысячелетий.
Желаю вам успешного освоения предмета!
Заслуженный профессор Московского государственного
университета им. М. В. Ломоносова, лауреат Государственной
премии РФ, академик Ю. П. Алтухов
С. Ю. Вертьянов, текст, илл., дизайн, 2012
4
Биология — наука о жизни. Она изучает проявления жизнедеятель
ности всех живых организмов, строение и функции живых существ и их
сообществ. Термин биология (<греч. bios жизнь + logos учение) предложил
в 1802 г. выдающийся французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк
для обозначения науки о жизни, по выражению ученого, как «особом тво
рении Божием».
В настоящее время обнаружено и описано более 2 млн биологических
видов. Среди них более 1 млн видов животных, 0,5 млн видов растений,
сотни тысяч грибов, более 3 тыс. видов бактерий. В задачу общей биологии
входит изучение явлений и процессов, наиболее общих для всего многооб
разия живых организмов.
Основные признаки живого. В современной науке принято рассматривать
жизнь как совокупность живых систем, обладающих следующими отличными
от неживой материи свойствами:
1. Определенный химический состав. Живые организмы и неживая ма
терия состоят из одних и тех же химических элементов, но в состав живых
систем они входят в характерных пропорциях. Живые существа на 97 %
состоят всего из четырех элементов: углерода, кислорода, азота и водорода.
Сочетание этих элементов дает колоссальное разнообразие соединений — ну
клеиновых кислот, белков, липидов и др. Эти соединения выполняют слож
нейшие функции и не образуются в неживой природе.
2. Наличие обмена веществ. Все живые существа способны производить
обмен веществ — поглощать из окружающей среды необходимые для питания
соединения и выделять продукты жизнедеятельности. Непрерывное обновле
ние компонентов, составляющих живые организмы, позволяет организмам
существовать намного дольше своих отдельных структур.
3. Функциональность. Любая часть организма — клетка, ткань или ор
ган — выполняет определенное назначение в его жизнедеятельности. Клетка име
ет функциональные составные части, называемые органеллами (органоидами).
4. Раздражимость — способность организмов реагировать на внешние воз
действия путем преобразования информации, поступающей из внешней среды.
5. Ñамовоспроизводимость. Способность к размножению является одним
из основных критериев жизни. При размножении животные и растения
воспроизводятся: у кошек рождаются котята, деление амебы порождает амеб,
из семени ржи вырастает рожь.
6. Приспособленность к среде обитания. Образ жизни и внутреннее
строение существ, как правило, соответствуют условиям среды.
7. Ñпособность к адаптации. Благодаря особому свойству — изменчиво
сти — организмы приспосабливаются к широкому диапазону внешних условий.
Уровни организаöии жизни. Различают несколько последовательных
уровней организации живой природы.
1. Молекулярный (глава 1). Жизнедеятельность любого организма основана
на функционировании составляющих его молекул. На этом уровне начинается
обмен веществ и энергии и передача наследственной информации.
2. Êлеточный (главы 2—3). Клетка — элементарная единица живого, она
обладает всеми характерными признаками живых систем.
3. Òканевой. В многоклеточных организмах группы однофункциональных
клеток объединены в ткани (например, покровные, костные, мышечные).
Введение
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
5
Введение
4. Органный. Каждый орган состоит, как правило, из нескольких разно
функциональных тканей.
5. Организменный (главы 4—8). Специализированные для выполнения
различных функций органы и ткани объединены в целостную систему
организма.
6. Популяционновидовой (главы 9—13). Организмы, имеющие сходные
в основных чертах морфологические и биологические признаки, составляют
более сложный надорганизменный уровень организации жизни — вид. Особи
одного вида, объединенные территориально, представляют собой общность,
называемую популяцией.
7. Ýкосистемный (глава 14). Популяции разных видов, населяющие
определенную территорию, тесно взаимодействуют между собой. В сово
купности с окружающей неживой природой они составляют экосистему.
8. Биосферный (глава 15) — самый сложный общепланетарный уровень
организации жизни, объединяющий все экосистемы. На этом уровне
происходит круговорот веществ и превращение энергии, тесно связанные с
жизнедеятельностью всех организмов планеты.
Иерархичность живой природы. Наличие уровней организации позволяет
выделить в живых системах соподчиненность (иерархию). Биохимические
процессы (молекулярный уровень) обеспечивают жизнедеятельность клеток.
Клетки организованы в ткани. Каждая ткань выполняет свою задачу в це
лостной системе организма. Жизнеспособность отдельных особей обеспечивает
благополучие вида, занимающего свое место в экосистемах планеты.
На каждом последующем уровне происходит усложнение биосистем
и появление у них новых качеств. В курсе общей биологии мы изучим
закономерности, характерные для всех уровней организации жизни.
Ìетоды иссëедования в биоëогии. Для изучения живой природы биологи
используют следующие основные методы:
1. Наблþдение позволяет выявить и описать биологические объекты и
явления.
2. Ñравнение выявляет сходства и различия в строении и функционировании
организмов и их частей. На принципах сравнения построена систематизация
живых существ.
3. Ýкспериментальный метод позволяет целенаправленно создавать
условия, в которых свойства объекта исследования выявляются в интересующем
аспекте. Эксперимент дает возможность эффективно вскрывать сущность
биологических явлений.
4. Моделирование позволяет предсказать поведение биологических систем
в тех или иных условиях.
Важность биоëогических знаний. Изучать окружающий мир важно по
тому, что он во всех проявлениях — в движении, звуке, шуме ветра, всплеске
волн, в солнечных бликах на утренней росе и крике перелетных птиц — есть
творение Божие. Жизнь — это и радость бытия, и прекрасные чувства, и
творческие порывы, и стремление к свету истины. Все это невозможно без
Бога. Жизнь — это гораздо больше, чем вещество, чем материя, это — явле
ние духовного мира. В контексте Сотворения удивительный мир животных
и растений перестает казаться случайным порождением неживой материи,
возводя человеческий разум к познанию Творца.
Изучение живых организмов и их взаимосвязей помогает решить множе
ство прикладных задач: выведение новых сортов растений и пород животных,
предупреждение и лечение различных заболеваний, а также сохранение и
восстановление красоты природы.
6
7
Глава 1. Химические основы жизни
Ãëàâà 1. ÕÈÌÈ×ÅÑÊÈÅ ÎÑÍÎÂÛ ÆÈÇÍÈ
Организмы животных и растений получают все необходи
мые элементы из окружающей природы. В клетках содержится
около 90 химических элементов, 24 из них имеют известное
ученым предназначение. Выполняют ли остальные элементы
какуюлибо функцию или просто попадают в организмы вместе
с пищей и воздухом, пока не установлено. В зависимости от
содержания в организмах элементы делят на три группы.
В п е р в у ю г р у п п у входят О (65—70 %), C (15—18 %),
Н (8—10 %) и N (1,5—3 %). Эти элементы составляют около
97 % массы клетки, поэтому их называют макроэлементами.
В т о р у ю г р у п п у составляют Р, S, Cl и металлы:
К, Са, Mg, Na и Fe. На их долю приходится около 3 % вещества
клетки: Mg входит в состав хлорофилла, от содержания Ca за
висит свертываемость крови, Ca и P участвуют в формировании
костной ткани, Fe является необходимой составляющей гемогло
бина — белка, участвующего в переносе кислорода к тканям, Na, K
и Cl обеспечивают транспорт веществ через клеточную мембрану.
Основной вклад в построение молекул жизненно важных
соединений вносят макроэлементы вместе с S и P, поэтому их
называют биогенными, или биоэлементами. Макроэлементы вме
сте с S входят в состав белков, а вместе с P — в состав нуклеи
новых кислот; О, Н, С образуют липиды (с S и P) и углеводы.
Т р е т ь я г р у п п а объединяет остальные элементы.
Их не более 0,1 % вещества клетки, однако это не значит, что
без них организм может легко обойтись. Например, I (0,0001 %)
входит в состав гормона щитовидной железы тироксина, регули
рующего рост и интенсивность обмена веществ, Zn (0,003 %) — в
состав более чем ста различных ферментов. Содержание Cu в
организмах животных — не более 0,0002 %, но недостаток меди
в почве и, как следствие, в растениях приводит к массовым
заболеваниям сельскохозяйственных животных. Соединения
бора необходимы для нормального развития растений, а селен