Биология. Общая биология. 11 класс. Углубленный уровень - Екатерина Захарова

В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин, Е. Т. Захарова

Биология. Общая биология. Углубленный уровень. 11 класс

Предисловие

Дорогие друзья!

Мы продолжаем изучение основ общебиологических знаний, начатое в 10 классе. Объектами нашего внимания будут этапы исторического развития живой природы – эволюция жизни на Земле и становление и развитие экологических систем. Для изучения этих важнейших вопросов вам в полном объёме понадобятся знания, приобретённые в прошлом году, так как в основе процессов развития лежат закономерности наследственности и изменчивости. Особое внимание в учебнике уделяется генетическим механизмам эволюции, анализу взаимоотношений между организмами и условиям устойчивости экологических систем.

Не будет преувеличением сказать, что на протяжении последних пятидесяти лет биология развивается заметно быстрее всех остальных наук. Революция в биологии началась в 50-х – начале 60-х гг. XX в., когда после долгих трудов и усилий учёные наконец сумели понять материальную природу наследственности. Расшифровка структуры ДНК и генетического кода поначалу была воспринята как разгадка Главной Тайны Жизни. Но история показала, что великие открытия середины прошлого века вовсе не дали окончательных ответов на все вопросы, стоявшие перед биологией. Они, по выражению известного учёного и популяризатора науки д. б. н. А. В. Маркова, стали скорее волшебным «золотым ключиком», открывшим таинственную дверь, за которой обнаружились новые лабиринты неведомого.

Поток новых открытий не иссякает и в наши дни. Новых знаний так много, что почти все рабочие гипотезы, обобщения, правила, законы постоянно приходится пересматривать и совершенствовать. Однако классические концепции редко отбрасываются полностью. Обычно речь идёт о расширениях и уточнениях пределов их применения; так же, например, в физике теория относительности вовсе не отменила ньютоновскую картину мира, а уточнила, дополнила и расширила её.

Эволюция – научный факт. В этом отношении биологи вполне единодушны; более того, считается необходимым рассмотрение любых биологических вопросов в самых разных областях знания через призму эволюционного учения. То, что эволюция идёт самопроизвольно, без контроля со стороны разумных сил, по естественным причинам, – это общепринятая, отлично работающая гипотеза, отказ от которой крайне нежелателен, потому что он сделал бы живую природу в основном непознаваемой. Детали, механизмы, движущие силы, закономерности, пути эволюции – вот главный предмет исследований биологов в наши дни.

Что представляет собой сегодня совокупность принятых научным сообществом представлений об эволюции? Часто её называют «дарвинизмом», но на исходное учение Дарвина уже наложилось столько уточнений, дополнений и переосмыслений, что такое наименование только сбивает с толку. Иногда эту совокупность пытаются приравнять к синтетической теории эволюции (СТЭ). Дальнейшее развитие эволюционной биологии не опровергло достижений прошлого, не было и никакого «краха дарвинизма», о котором так любят толковать далёкие от биологии журналисты и писатели, однако, последующие открытия существенно изменили наши представления о процессе эволюции. Это нормальный процесс развития науки, так и должно быть.

Круг вопросов, с которыми вы познакомитесь в 11 классе, очень широк, однако не все из них в учебнике подробно освещены. Для более тщательного изучения тех или иных вопросов биологии в конце книги дан список дополнительной литературы. Кроме того, не все закономерности известны или до конца изучены, ведь сложность и многообразие жизни столь велики, что одни её явления мы только начинаем понимать, а другие ещё ждут изучения.

Работая с учебником, постоянно оценивайте свои достижения. Довольны ли вы ими? Что нового вы узнаёте при изучении новой темы? Как могут пригодиться вам эти знания в повседневной жизни? Если какой-то материал покажется вам сложным, обратитесь за помощью к учителю или воспользуйтесь справочной литературой и ресурсами Интернета. Список рекомендуемых интернет-сайтов вы найдете в конце учебника.

Авторы выражают благодарность академику РАМН профессору В. Н. Ярыгину за поддержку их творческих усилий, Ю. П. Дашкевичу и профессору А. Г. Мустафину за ценные замечания, сделанные ими при подготовке настоящего издания учебника.

Раздел 1. Учение об эволюции органического мира

Мир живых организмов обладает рядом общих черт, которые всегда вызывали у человека чувство изумления. Во-первых, это необычайная сложность строения организмов, во-вторых, очевидная целенаправленность, или приспособительный характер, многих признаков, в-третьих, огромное разнообразие жизненных форм. Вопросы, порождаемые этими явлениями, совершенно очевидны. Каким образом возникли сложные организмы? Под действием каких сил сформировались их приспособительные признаки? Каково происхождение разнообразия органического мира и как оно поддерживается? Какое место в органическом мире занимает человек и кто его предки?

Во все века человечество пыталось найти ответы на приведённые здесь и многие другие подобные вопросы. В донаучных обществах объяснения выливались в легенды и мифы, некоторые из них послужили основой различных религиозных учений. Научная трактовка воплощена в теории эволюции, которой и посвящён настоящий раздел.

Глава 1. Закономерности развития живой природы. Эволюционное учение

Всё есть и не есть, потому что, хотя и настанет момент, когда оно есть, но оно тут же перестаёт быть… Одно и то же и молодо и старо, и мёртво и живо, то изменяется в это, это, изменяясь, снова становится тем.

Основной труд Ч. Дарвина «Происхождение видов», в корне изменивший представление о живой природе, появился в 1859 г. Этому событию предшествовала более чем двадцатилетняя работа по изучению и осмысливанию богатого фактического материала, собранного как самим Дарвином, так и другими учёными. В этой главе вы познакомитесь с основными предпосылками эволюционных представлений и первой эволюционной теорией Ж. Б. Ламарка; узнаете о теории Ч. Дарвина об искусственном и естественном отборе, а также о современных представлениях о механизмах и скорости видообразования.

В настоящее время описано более 600 тыс. растений и не менее 2,5 млн видов животных, около 100 тыс. видов грибов и более 8 тыс. прокариот, а также до 800 видов вирусов. Исходя из соотношения описанных и не определённых пока современных видов живых организмов, учёные делают предположение о том, что в современной флоре и фауне представлено около 4,5 млн видов организмов. Кроме того, используя палеонтологические и некоторые другие данные, исследователи подсчитали, что за всю историю Земли на ней обитало не меньше 1 млрд видов живых организмов.

Рассмотрим, как в различные периоды истории человечества люди представляли себе сущность жизни, многообразие живого и возникновение новых форм организмов.

1.1. История представлений о развитии жизни на Земле

Первая попытка систематизировать и обобщить накопленные знания о растениях и животных и их жизнедеятельности была осуществлена Аристотелем (IV в. до н. э.), но ещё задолго до него в литературных памятниках различных народов древности излагалось много интересных сведений об организации живой природы, главным образом связанных с агрономией, животноводством и медициной. Сами же биологические знания уходят корнями в глубокую древность и базируются на непосредственной практической деятельности людей. По наскальным рисункам кроманьонского человека (13 тыс. лет до н. э.) можно установить, что уже в то время люди хорошо различали большое число животных, служивших объектом их охоты.

1.1.1. Античные и средневековые представления о сущности и развитии жизни

В Древней Греции в VIII–VI вв. до н. э. в недрах целостной философии природы возникли первые зачатки античной науки. Основоположники греческой философии Фалес, Анаксимандр, Анаксимен и Гераклит искали материальное первоначало, из которого в силу естественного саморазвития возник мир. Для Фалеса этим первоначалом была вода. Живые существа, согласно учению Анаксимандра, образуются из неопределенной материи – «апейрона» по тем же законам, что и объекты неживой природы. Третий ионийский философ, Анаксимен, считал материальным первоначалом мира воздух, из которого всё возникает и в который всё возвращается обратно. Душу человека он также отождествлял с воздухом.

Величайшим из древнегреческих философов был Гераклит из Эфеса. Его учение не содержит специальных положений о живой природе, однако оно имело огромное значение как для развития всего естествознания, так и для становления представлений о живой материи. Гераклит впервые ввёл в философию и науку о природе чёткое представление о постоянном изменении. Первоначалом мира учёный считал огонь. Он учил, что всякое изменение есть результат борьбы: «Всё возникает через борьбу и по необходимости».