Главная Как объяснить ребенку науку. Иллюстрированный справочник для родителей по биологии, химии и физике

Как объяснить ребенку науку. Иллюстрированный справочник для родителей по биологии, химии и физике

5.0 / 5.0
Насколько вам понравилась эта книга?
Какого качества скаченный файл?
Скачайте книгу, чтобы оценить ее качество
Какого качества скаченные файлы?
Эта книга станет отличным помощником для родителей и детей, у которых возникают слож­ности с выполнением домашних заданий по биологии, химии и физике. В ней доступно объясня­ются основные понятия из курсов ботаники, зоологии и анатомии человека темы из разделов неорганической и органической химии основы учения о молекулах, термодинамики, электри­чества, электромагнетизма, оптики и астрономии из курса физики. Благодаря наглядным схемам, диаграммам и иллюстрациям с подробными поясняющими надписями родители и школьники смогут лучше понять и усвоить сложные для них темы.
Год:
2017
Издательство:
Манн, Иванов и Фербер
Язык:
russian
Страницы:
258
Файл:
PDF, 99,80 MB

Возможно Вас заинтересует Powered by Rec2Me

 
0 comments
 

Чтобы оставить отзыв, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь
Вы можете оставить отзыв о книге и поделиться своим опытом. Другим читателям будет интересно узнать ваше мнение о прочитанных книгах. Независимо от того, пришлась ли вам книга по душе или нет, если вы честно и подробно расскажете об этом, люди смогут найти для себя новые книги, которые их заинтересуют.
,M

=

К

X »)

Li „

> e b

d

Na

у

I

<f> 0

И

Zr

e

Be %

<

S

X'

Ca

у

=

>

?

W

О

&

V

О

Mg X

I

КАК ОБЪЯСНИТЬ РЕБЕНКУ

ИЛ ЛЮ СТРИ РО ВАННЫ Й С П Р А В О Ч Н И К ДЛЯ РОДИТЕЛЕЙ

ПО Б И О Л О Г И И , Х И М И И И Ф И З И К Е
4

>

S

Аг

> ♦

Ри

2

Кг

и А

о

1

¥

X

Аи

d

pt

») оо

X

ФА

Ne

с

А

=

У

С

X

V

Zn Q

У РЬ

КЭРОЛ

Н

А1

X

V

О

*

У V

р

■
) X

с?

ВОРДЕРМАН

Не

/

КАК ОБЪЯСНИТЬ РЕБЕНКУ

ИЛЛЮСТРИРОВАННЫЙ СПРАВО ЧНИ К ДЛЯ РОДИТЕЛЕЙ

ПО Б И О Л О Г И И , Х И М И И И Ф И З И К Е

КЭРОЛ

ВОРДЕРМАН

К АК О Б Ъ Я С Н И Т Ь Р Е Б Е Н К У

И Л Л Ю С Т Р И Р О В А Н Н Ы Й С П Р А В О Ч Н И К ДЛЯ РОДИТЕЛЕЙ

ПО БИОЛОГИИ, Х И М И И И Ф ИЗИКЕ
Перевод с английского
2-е издание, исправленное

М осква

УДК 087.5+030:50
ББК 84+92:20
В75
П е р е в о д с а н г л и й с к о г о С е ргея Ф и л и н а
Н аучны е редакторы
С в е ч н и к о в В л а д и м и р В а л е н ти н о в и ч (Б иол огия)
Гладченко О льга Геннадиевна (Физика)
К узо вк и н В ал е р и й В л а д и м и р о в и ч (Геофизика)

К у п ц о ва А н н а В и к т о р о в н а (Хим ия)
Д ам би с А н д р е й Карлович, д о к т о р физ.-мат. наук (А строном ия)
Ф и л о н о в А л е к с а н д р В ас и л ь е ви ч (Э л е ктр он и ка )

Издано с разрешения Dorling Kindersley Limited
На русском языке публикуется впервые
Возрастная маркировка в соответствии с Федеральным законом №436-Ф3:0+

Вордерман, Кэрол
В75

Как объяснить ребенку науку : иллюстрированный справочник для родителей по биологии,
химии и физике / Кэрол Вордерман; пер. с англ. С. Филина [науч. ред. В. В. Свечников, А. В. Купцова,
О. Г. Гладченко и др.]. — 2-е изд., испр. — М .: Манн, Иванов и Фербер, 2017. — 256 с.
ISBN 978-5-00100-555-1
Эта книга станет отличным помощником для родителей и детей, у которых возникают слож­
ности с выполнением домашних заданий по биологии, химии и физике. В ней доступно объясня­
ются основные понятия из курсов ботаники, зоологии и анатомии человека; темы из разделов
неорганической и органической химии; основы учения о мол; екулах, термодинамики, электри­
чества, электромагнетизма, оптики и астрономии из курса физики.
Благодаря наглядным схемам, диаграммам и иллюстрациям с подробными поясняющими
надписями родители и школьники смогут лучше понять и усвоить сложные для них темы.
УДК 087.5+030:50
ББК 84+92:20

Все п р а в а защ и щ ены .
Н ика ка я часть д а н н о й книги не м о ж е т б ы ть в о с п р о и зв е д е н а
в какой бы то ни б ы л о ф о р м е без п и с ь м е н н о го р а зр е ш е н и я
вл а д е л ь ц е в а в т о р с к и х прав.

ISB N 978-5-0 01 00 -55 5-1

O rigina l Title- H elp Y o u r K ids W ith Science
C o p y rig h t © 2012 D o rlin g K in d e rsle y Lim ited, L o n d o n ,
a P e n g u in C o m p a n y
© П е р е в о д на русский язы к, и зд ан и е на р усском языке.
О О О «М анн, И в а н о в и Ф ербер», 2017

Об авторах

/

К Э Р О Л В О Р Д Е Р М А Н — магистр технических наук кембридж ского колледжа Sidney Sussex
и кавалер ордена Британской империи, одна из самых известных телеведущ их в Великобритании.
О на ведет разные передачи на ВВС, ITV и Channel 4, от развлекательных, таких как Carol
Vorderm an's Better H o m e s и The Pride of Britain Awards, до научно-просветительских, наприм ер
T om orrow 's World. Интерес Кэрол к точны м наукам выразился в создании авторской
интеллектуально-м атематической игры C oun tdow n, которая с неизм енны м успехом идет
на канале Channel 4 вот уже 26 лет. Кэрол вошла в число самых популярны х британских авторов
десятилетия, пиш ущ их в ж анре нон-фикшн. О на является автором доклада «П реподавание
математики на м и ровом ур овн е всем юным граж данам страны», пред ставленного в августе 2010 г.
пр е м ье р -м инистру Великобритании Д эвиду Кэмерону. Кэрол — д оверительны й управляю щ ий
благотворительного фонда NESTA, руководитель Кембриджского научного фестиваля, член
консультативного совета по обучению инж енерном у делу и обладательница множ ества почетны х
научных степеней различных британских университетов. В 2010 г. она создала математическую
онлайн-ш колу TheMathsFactor.com , цель которой — пом очь родителям и детям как м ож но лучше
узнать математику не выходя из дома.
Т О М Д Ж Е К С О Н — автор около 100 книг о науке, технологии и естественной истории, участник
множ ества образовательны х проектов. П реж де чем стать писателем, он служил смотрителем
зоопарка, работал в национальны х парках Зимбабве, участвовал в первой с 1960-х гг. британской
научной экспедиции в тропиче ские леса Вьетнама. Судьба писателя-натуралиста забрасывала
Тома в пусты ню Сахара, джунгли Амазонки, аф риканскую саванну и на Галапагосские острова,
где он прош ел по следам Чарлза Дарвина.
М А Й К Г О Л Д С М И Т получил степень д октора астроф изики в Кильском университете.
В 1987-2007 гг. работал в группе акустики Н аци онал ьн ой физической л аборатори и Великобри та­
нии, м н ого лет был ее руководителем. В настоящ ее время продолж ает сотруд ничество в качестве
независим ого исследователя. О публиковал более 4 0 научных статей и написал свыше 30 научнопопулярны х книг, две из которых вош ли в ш орт-лист премии К оролевского общ ества за лучш ую
научную книгу для детей.
С Т Ю А Р Т С А В А Р Д — ведущий преподаватель естественно-научны х дисциплин и навыков работы
с онлайн-библиотекам и и другим и электронны м и ресурсам и из Комокс-Вэлли (Канада), редактор
18 детских научно-популярны х книг. Акти вно участвует в создании ш кольных програм м
робототехники.
Э Л Л И С О Н И Л И Я в 1989 г. окончила с отличием Университет Брунеля в Лондоне по специальности
«прикладная физика». Н есколько лет проработала в области государственны х финансов,
но вскоре поняла, что ее истинное призвание — преподавательская деятельность. В 1992 г.
получила диплом кентерберийского колледжа Christ Church о втором высшем образовании
по специальности «преподаватель естественно-научны х дисциплин». Работала учителем в школе
18 лет, в настоящ ее время руководит направлением естественно-научны х д исциплин в школе
Ф ор т-П итт на востоке Англии.

Предисловие
Добро пожаловать в чудесный мир естественных наук!
Иногда сложность природы кажется непостижимой, но благодаря ученым,
раскрывающ им ее красоту на самых разных уровнях, изучением окружающего
нас мира можно увлечься всерьез и надолго.
Экономическая основа нашей жизни изменилась кардинально. Сегодня перед
детьми, увлеченными наукой, открыт весь мир — и потенциал познания,
и имеющиеся у них возможности поистине безграничны.
Так же кардинально изменились и способы знакомства детей с научными
знаниями. Теперь они доступны всем и повсюду, их можно получить
не выходя из дома, в том числе и при помощи этой книги.
Я прекрасно понимаю, что многие родители учились в школе давно
и их тревожит и даже пугает перспектива вновь столкнуться со школьными
предметами. Всем, кто работал над этой книгой, очень хотелось бы, чтобы она
стала опорой для родителей, которые хотят помочь своим детям в изучении
биологии, химии и физики.
Я сама воспитываю двоих детей и очень хорош о знаю, как важно, когда родители
искренне удивляются чему-то, когда не могут сдержать возгласа восхищения тем
или иным научным фактом, пусть даже не имея в голове ответов на все вопросы,
которые могут в связи с этим возникнуть. Но задача науки вовсе не в том, чтобы
сразу дать правильный ответ, а в том, чтобы вдохновлять на правильные
вопросы. Надо лишь вспомнить основы — и, возможно, вы тоже ощутите
это вдохновение.
Надеюсь, что польза, которую вы получите от этой книги, будет сравнима
с той радостью, которую мы испытывали, когда ее задумывали и создавали.

КЭРОЛ ВОРДЕРМАН

До н. 5.: П ифагор (57Q-495), Ф алес М илетский (624-546),
А ристотель (384-322), А рхимед (287-212); н. з.: А бу А ли ибн
аль -Х айсам (965-1039), Н иколай К оперник (1473-1543), Тихо
Б раге (1546-1601), Галилео Галилей (1564-1642), И оганн
К еплер (1571-1630), Уильям Х арви (1578-1657), Х ристиан
Г юйгенс (1629-1695), Антони ван Л евенгук (1632-1723), И саак
Ньютон (1642-1727), К арл Л инней (1707-1778), Уильям Г ершель
(1738-1822), А нтуан Л авуазье (1743-1794), А лессандро В ольта
(1745-1827), Джон Д альтон (1766-1844), Ж орж К ювье (17691832), М айкл Ф арадей (1791-1867), Ч арлз Д арвин (1809—
1882), Клод Б ернар (1813-1878), Г регор М ендель (1822-1884),
Л уи П астер (1822-1895), Д жеймс К лерк М аксвелл (1831-1879),
Д митрий М енделеев (1834-1907), Р оберт К ох (1843-1910),
Людвиг Б ольцман (1844-1906), Д жозеф Д жон Т омсон (1856—
1940), М акс Планк (1858-1947), М ари К юри (1867-1934),
Э рнест Р езерфорд (1871-1937), А льберт Э йнштейн (1879-1955),
Отто Ган (1879-1968), М акс Б орн (1882-1970), Нильс Б ор
(1885-1962), Э рвин Ш рёдингер (1887-1961), Эдвин Х аббл
(1889-1953), Л айнус П олинг (1901-1994), Б арбара М ак-К линток
(1902-1992), Гленн С иборг (1912-1999), Д жонас С олк (19141995), Ф рэнсис К рик (1916-2004), Р озалинд Ф ранклин (1920—
1958), Д жеймс У отсон ( р. 1928), Стивен Х окинг ( р. 1942).

Содержание
ПРЕДИСЛОВИЕ
ЧТО ТАКОЕ Н А У К А ?
Н АУЧНЫЙ МЕТОД
О Б Л А С Т И НА У К И

Ш

в

Эволюция

80

10
12

Адаптации

82
84

14

Генетика 1
Генетика II

86

Загрязнение планеты

88

Природа и человек

90

би о л о ги я

Что такое биология?

18

Разнообразие жизни

20
22

у му ма
[Г L1 jAvimVin

Строение клетки
Работа клетки

24

Грибы и одноклеточные

26

Свойства веществ

96

Клеточное дыхание

28

Состояния вещества

98

Фотосинтез

30

Изменение состояния

100
104

Что такое химия?

94

Питание

32

Выведение отходов

34

Законы идеальных газов
Смеси

Транспортные системы

36

Разделение смесей

106

Передвижение

38

Химические элементы

108

Чувствительность

Соединения и молекулы

110

Размножение 1

40
42

Ионная связь

112

Размножение II

44

Ковалентная связь

114

Жизненные циклы

46

Периодическая система 1

116

Гормоны
Болезни и иммунитет

48
50

Периодическая система II

118

Щелочные и щелочноземельные металлы

120

Социальные животные
Растения

52

Галогены и инертные газы

122

54

Переходные металлы

124

56

Радиоактивность

126

58

Химические реакции

128

Млекопитающие и птицы
Системы органов

60

Горение
Редокс-реакции

130
132

Органы чувств

64

Энергия и реакции

134

Пищеварение человека
Мозг и сердце

66

Скорость реакции
Катализаторы

138

70
72

Обратимые реакции

140

74

144

76

Кислоты и основания
Реакции кислот

78

Электрохимия

148

Беспозвоночные
Рыбы, амфибии и рептилии

Здоровье человека
Размножение человека
Экосистемы
Пищевые цепи
Циклы в природе

62

68

Вода

/

102

136

142
146

Лабораторные приборы и методы
Получение металлов
Химическая промышленность

150
152

Электропередача
Энергоэффективность

220
222

154

Возобновляемая энергия

224

Ископаемое топливо
Углеводороды

156

Земля

226

158

228

Функциональные группы

160

Погода
Астрономия

Полимеры и пластики

162

Щ физика

230
232

Солнце
Солнечная система 1

234

Солнечная система II

236

Звезды и галактики

238

Происхождение Вселенной

240

Что такое физика?
Внутри атомов

166
168

Справочные материалы

Энергия

к разделу «Биология»

242

Сила и масса

170
172

Растяжение и деформация

174

Справочные материалы
к разделу «Химия»

244

Скорость и ускорение

176
178

Справочные материалы

Гравитация

к разделу «Физика»

246

Три закона Ньютона

180

Словарь терминов
Алфавитный указатель

248

Что такое движение

182

Давление
Механизмы

184

Теплопередача

188

Использование теплоты

190

186

Волны

192

Электромагнитные волны

194

Свет

196

Оптика
Звук

198

Электричество

200
202

Сила тока, напряжение и сопротивление

20 4

Электрические схемы

206

Электроника

208

Магниты
Электродвигатели

210

Электрогенераторы

212
214

Трансформаторы

216

Электроэнергия

218

252

10

Что такое наука?
ФОРМА ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ,
ЦЕЛЬ КОТОРОЙ — РАСКРЫТЬ ТАЙНЫ
ВСЕЛЕННОЙ И ПОНЯТЬ ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ.

Наука — это...
...совокупность знаний, которые используются для
описания природных явлений. Истинность любого
научного знания проверяется и доказывается
практикой.

Латинское слово «наука» означает также «знание»,
«умение», «понимание». Научные знания —
лучший способ создания научной картины мира,
его происхождения и законов развития.

...способ получения новых знаний. Это достигается
с помощью наблюдений и экспериментов, задача
которых — подтвердить или опровергнуть
предлагаемое объяснение.

Вопросы и ответы
Наука — эффективный с п о с о б
объ яснения п р и р о д н ы х явлений.
Для этого прим еняется научны й метод,

Под действием теплоты
мороженое переходит из твердого
состояния в жидкое

вклю чаю щ ий вы движ ение гипотезы
или те ор ии о не зн аком ом явлении
и пр о вед е нии эксп ер и м е н тов для ее
проверки. С тр ого говоря, научны й

< Решение проблем
По большей части научный
прогресс обязан решению
чисто практических
проблем, требующих
разрешения (например,
как предотвратить таяние
мороженого). Но иногда
научные открытия
совершаются из чистого
любопытства.

метод лиш ь показывает, истинна или
нет предлож енная гипотеза.
Если гипотеза опр овер гается,
она расценивается как лож ная
и отбрасывается. Н е о п р о в е р гн ута я
гипотеза считается л учш им
и нструм ентом для о п и са н и я явления
д о тех пор, пока она не о п р о в е р гн у т а
и не зам енена д р угой гипотезой.

Измерения
С о би р ая сведения о п р и р о д н ы х явлениях,
учены е вы нуж дены п р о в о д и ть измерения.
Из двух утве р ж д ен ий — «змея была
д л и ной с руку» и «змея была д л иной
573 мм» — втор ое является более точны м
и полезным. П оэтом у учены е пользую тся
М е ж д ун ар о д н о й систем ой ед иниц (СИ),
в котор ой для изм ерения длины
использую тся метры, массы —
килограммы, врем ени — секунды,
а количества вещ ества — моли. Это
осн ов н ы е единицы, к ним относятся также
ампер, кельвин, кандела. Все остальны е
единицы изм ерения являются
пр о и зво д ны м и ед иницам и СИ.

Ртуть при нагревании
расширяется, и термометр
показывает более высокую
температуру------ ^

<3 Выбор масштаба
Чем выше измеряемая
температура, тем больше
делений шкалы займет
ртуть. Единица измерения
температуры один градус
была установлена, исходя
из удобства использования
в повседневной жизни.
То же самое относится
и к другим физическим
величинам.

ЧТО Т АК ОЕ

Опора на известное
П р ичин а того, что наука стала столь
надежным ср ед ство м о п исания
природы , заклю чается в том, что
каж дое н ов ое знание признается

НАУКА?

11

Периодическая таблица
В периодической таблице
место химического
элемента указано
в зависимости от состава
и строения его атома

истинным, только если о н о о с н о в а н о
на устоявш ихся знаниях, и сти н н ость
которы х никто не под вергает

< Создание таблицы
Периодическую таблицу
элементов создал в 1869 г.
русский ученый
Д. И. Менделеев, но это
стало итогом изучения
химических элементов
на протяжении многих
веков.

сомнению . Лиш ь нем ногие
р е вол ю ц и он н ы е откры тия были
сделаны учены м и-од иночкам и. Ученые
часто че р паю т идеи из р абот других
учены х и всегда ссылаются на них.
Благодаря этом у развитие науки
м ож но п р о сл е д и ть на сотни и даже
тысячи лет в прош лое.

Специалисты

< Химические вещества
Химик изучает вещества,
из которых состоит
окружающий мир.

с о

Со вр ем е н н а я наука склады валась
на протяж ении по сл е д них 250 лет.
За это время были накоплены о г р о м ­
ные знания о жизни, нашей планете
и В селенной в целом. В ста р и н у каждый
учены й м ог заним аться ш ироким
кругом научны х проблем. Н о ни один
совр е м е нны й учены й не мож ет быть
спе циалисто м во всех областях науки.
Для этого п о тр е б о ва л и сь бы огр ом н ы е
знания и масса времени. Сегодня
учены е становятся все более узким и
специалистам и и по свящ аю т свою
ж изнь раскры тию тайн конкретны х

Вещество 1

Вещество 2

Реакция

Продукт

Два вещества
вступили
в реакцию,
и получилось
новое вещество

явлений природы .

Прикладная наука
Н екоторы е учены е ищ ут объ яснения
п р и р о д н ы х явлений из лю бопы тства —
им п р о сто ин тер е сн о д окопаться
до истины. Д ругие стрем ятся познать
мир из пр актических соображ ений.
П риклад ны е области науки
и технологии — хо р о ш и й п р и м е р того,
какими огр ом н ы м и возм ож ностям и
обладает наука. Если бы накопленны е
научны е знания были недостоверны ,
ни од н о из совр е м е нны х
вы сокотехнол огичны х устр о й ств
п о п р о с ту не р аботал о бы.

<3 Использование силы
Механизмы позволяют
использовать меньшую силу
для совершения работы.
Так, при помощи системы
блоков груз поднимать
легче.

12

Научный метод
ПРОВЕРКА ИСТИННОСТИ НАШИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
О ПРИРОДНЫХ ЯВЛЕНИЯХ.
Научный метод — это совокупность основных способов получения новых
знаний в той или иной области науки. Все начинается с озарения:
у исследователя возникают новые идеи о природе изучаемого им явления.

&

Задать вопрос
Научный поиск начинается с вопроса, почему некое природное
явление происходит так, а не иначе. Нередко этот вопрос
рождается благодаря какому-то открытию, задающему новые
направления поиска.

1

~W~
JL
Провести предварительные исследования
Следующий шаг — наблюдение за явлением и изучение его
характеристик. Накопление знаний о явлении позволит ученому
дать ему возможное объяснение, согласующееся с имеющимися
фактами.

Сформулировать гипотезу
Затем ученый выдвигает гипотезу относительно
наблюдаемого явления. Пока никаких доказательств
ее истинности у ученого нет.
—

*
Повторить попытку
Неудачных эксперимен­
тов не бывает. Опроверг­
нув выдвинутую
гипотезу, ученый может
использовать получен­
ные знания для создания
новой гипотезы, которая
лучше объяснит
имеющиеся факты.

Проверить гипотезу
Теперь ученый разрабатывает эксперимент для проверки
гипотезы, пытаясь с ее помощью предсказать его результаты.
Эксперимент повторяется несколько раз и должен давать
одинаковые результаты.

I
I

Гипотеза доказана
Результаты эксперимента
показывают, что гипотеза
хорошо объясняет
природное явление.
Значит, ее можно
использовать для ответа
на поставленный вопрос.

----- —

----- г------- !

¥

L .

Сделать выводы
Если результаты эксперимента отличаются от предсказанных
гипотезой, она считается опровергнутой. Если результаты соответству­
ют предсказанным, гипотеза считается доказанной (на какое-то время).
ДОКАЗАНО

ОПРОВЕРГНУТО

Сообщить о результатах
О положительных результатах необходимо оповестить научное
сообщество, чтобы другие ученые могли повторить эксперимент
и подтвердить правильность его проведения. Сначала
полученные результаты изучают специалисты. Затем они
становятся основой для новых идей и исследований.

—--- !--- ’---

Гипотеза опровергнута
Эксперименты
показывают, что
изучаемое природное
явление протекает не так,
как предсказывает
гипотеза. Следовательно,
предложенная гипотеза
неверна и поставленный
вопрос пока остается
без ответа.
---------------- I

— '

НАУЧНЫЙ

Вопрос

МЕТОД

Влияет ли добавление соли на скорость испарения воды
(ее переход из жидкого состояния в газообразное)?

Предварительное
исследование
Соленая вода зам ерзает при
те м п ер а тур е ниже О °С, по ско льку
соль пр епятствует о б р а зо в а н и ю
кристал л ов льда из молекул воды.

Гипотеза

Соль препятствует превращению воды в лед, понижая
температуру замерзания. Облегчает ли она превращение
воды в пар? Если да, соленая вода испарится быстрее
пресной.

Проверка гипотезы
Солнечный
свет

Налейте в две чашки пр е сн ую воду.
В од ну добавьте соль, чтобы
получился сол евой раствор.
П ри по м ощ и пипетки перенесите
по 5 мл ж идкости в две
од инаковы е тарелки. С л ой воды
долж ен быть то л щ и н ой п р и м е р н о
1 мм. О ставьте тарелки на солнце.
Следите за ними, чтобы понять,
какая вода испарится быстрее.
Гипотеза предсказывает, что
соленая.

Результаты
П ресная вода испаряется быстрее.
Каков результат? П од тверд илась
гипотеза или нет?

Вывод

I

V

J
Пресная вода
испарилась

Осталось немного
соленой воды

Гипотеза не подтвердилась.
По результатам опыта соль не ускоряет, а, наоборот,
замедляет испарение воды.

13

14

Области науки
НАУКА РАЗДЕЛЯЕТСЯ НА МНОЖЕСТВО ДИСЦИПЛИН,
ИЗУЧАЮЩИХ РАЗЛИЧНЫЕ ПРИРОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ И ЯВЛЕНИЯ.
Современный ученый — это специалист в одной из нескольких десятков
научных дисциплин. Одни дисциплины представляют собой «чистые» отрасли
биологии, химии или физики, другие находятся на стыке разных наук.
Судебная экспертиза
Научные исследования,
помогающие восстановить
картину преступления
и доказать вину
преступников.

Генетика
Изучает закономерности передачи
признаков от родительских особей
к потомкам и механизмы
изменчивости организмов.

Биохимия
Изучает химические
процессы, протекающие
в клетках живых
организмов.

БИОЛОГИЯ

химия

Б иология вклю чает все

Эта область науки изучает

дисциплины , изучаю щ ие живые
существа. Б и ол огов и нтере сую т
все аспекты жизни: от работы
клетки д о повед ения животных.

свой ства м ногих вещ еств
и о бр азую щ и х их атомов.

Зоология
Область биологии,
изучающая
животных — их
строение, жизнь,
многообразие
и экологию.

Цитология
Раздел биологии,
изучающий строение
клетки с помощью
микроскопов
и других
инструментов.

Медицина
Прикладная наука,
в которой знания
биохимии, цитологии
и анатомии используются
для диагностики
и лечения болезней.

Хим ия связы вает б и ол огию
и физику.

Органическая химия
Изучает соединения,
основу которых
составляют атомы
углерода. Их три типа:
природные,
искусственные
и синтетические.

Ботаника
Область биологии,
изучающая
жизнь растений,
их происхождение
и условия обитания.

Экология
Изучает
взаимоотношения
живых существ
между собой
и со средой
их обитания.
Палеонтология
Изучает
окаменевшие останки
вымерших животных
и их связь
с существующими
видами.

.ZiLi»

Электрохимия
Область химии,
изучает процессы,
протекающие
под действием
электрического
тока.

Щ

Неорганическая
химия
Изучает химические
элементы и образуемые
ими вещества
(кроме органических
соединений).

ОБЛАСТИ

До XVII в. ученых, изучавших природу,
называли натурфилософами. Сегодня
философы занимаются в основном
вопросами этики, которые нельзя
проверить научными методами.
Геология
Наука о строении
Земли, ее составе,
происхождении
и закономерностях
развития.

Ядерная химия
Изучает поведение
нестабильных атомов,
при распаде которых
выделяется радио­
активное излучение.

НАУКИ

Общественные науки
Эти науки прямо не связаны
с естественными науками (биологией,
химией и физикой). Однако и они
используют научные методы
для изучения человечества.
Социология
Изучает человеческое общество,
закономерности его функционирования
и развития.
Археология
Изучает быт и культуру древних народов
по сохранившимся вещественным
памятникам.
Экономика
Изучает хозяйственную деятельность
людей и законы ее развития.

ФИЗИКА
Физика, название которой
по-гречески означает
«природа», — основа всех
остальных областей науки.
Она не только описывает,
но и объясняет явления природы.
Физика элементарных
частиц
Изучает частицы,
из которых состоит атом,
и другие частицы,
без которых невозможно
существование Вселенной

V
ж

Р"#

География
Изучает особенности поверхности Земли,
а также взаимодействие человека
и природы.
Психология
Изучает процессы и закономерности
психической деятельности.

Прикладные науки
Термодинамика
Изучает передачу
теплоты и превращение
энергии во Вселенной
на основе трех законов
(начал) термодинамики.

Механика
Описывает движе­
ние тел, объясняет
причины изменения
скорости тел силовым
воздействием, а также
превращения энергии.

Оптика
Изучает поведение
%/
световых пучков,
их взаимодействие
с различными средами,
а также отражение
и распространение.

Волновая физика
Описывает проте­
кание всех волновых
процессов. Свет и звук
тоже являются волнами

Электромагнетизм
Изучает электрические
и магнитные поля
H g b -H g H
и их использование
в разных устройствах.

Астрономия
Изучает космические
объекты: планеты,
звезды, галактики.

Метеорология
Изучает погоду
и методы ее
предсказания.

Прикладные науки используют знания,
полученные фундаментальными
науками, для решения практических
задач. Но исследования в прикладных
областях нередко приводят к открыти­
ям фундаментального характера.
Биотехнология
Использование знаний генетики
и биохимии для создания искусственных
организмов и биологических машин.
Информатика
Создание микропроцессоров и програм­
много обеспечения для сбора, хранения,
обработки и передачи информации.
Материаловедение
Разработка и создание новых материалов
с заданными свойствами.
Телекоммуникация
Передача информации на расстояние
с помощью электронных, электромагнит­
ных, компьютерных и других технологий.

Биология

18

Б И О Л О Г И Я

Что такое биология?
БИОЛОГИЯ — ЭТО НАУКА О ПРОИСХОЖДЕНИИ
И ВСЕХ ПРОЯВЛЕНИЯХ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ.
Биология, или наука о жизни, изучает строение и функции живых
существ, их происхождение, развитие и распространение, а также
взаимодействия друг с другом и с окружающей средой.

Что такое жизнь?

'Ч

г

СЕМЬ ПРИЗНАКОВ ЖИЗНИ

Всем живым сущ ествам присущ и семь
основны х признаков. Некоторы е из них
характерны и для неживых объектов,
но только живые организмы обладаю т
всей их совокупностью . Так, автом обиль
двигается, «питается» топл ивом

Признак

Описание

Д ви ж ен и е

И зм е н е н и е п о л о ж ен и я тела в о тве т на вн е ш н и е в о зд е й стви я

Р а зм н о ж е н и е

С п особ н о сть со зд а в а ть свои копи и

Ч у в с тв и те л ь н о сть

С п особ н о сть о щ у щ а т ь и зм е н е н и я в о к р у ж а ю щ е й среде

и избавляется от ненуж ны х продуктов,
но это не делает его живым.

> Семь признаков жизни
Живые существа, или организмы,
невероятно многообразны. Но у всех них
есть семь общих признаков, отличающих
их от неживых объектов.

Рост

У ве л и чен и е в р а зм е р а х в течени е как м и н и м у м части ж и зн и

Д ы х ани е

П р е в р ащ е н и е « топ л и ва» (пи щ и ) в по л е зн у ю энерги ю

Вы д ел е ни е

В ы ве д ен и е из о р га н и зм а о тх о д о в ж и зн е д е я те л ь н о сти

П и тани е

И сп о л ь зо ва н и е « топ л и ва» д ля роста и ж и зн е д е я те л ь н о сти

Таксономия
Таксономия, или систематика, — раздел
биологии, занимаю щ ийся

< Классификация
Согласно таксономии
(см. с. 20-21), все эти
существа связаны друг
с другом разной степенью
родства. Поэтому
животных ученые
объединяют в царство
Животные, а растения —
в царство Растения.

классификацией живых организмов,
то есть их разделением по группам
различного ранга, или таксонам: домен,
царство, тип (у растений — отдел), класс,
отряд (порядок), семейство, род, вид.
Ж ивотны е и растения относятся
к крупнейш ем у дом ену — эукариотам.
С о врем енная таксономия основана
на родственны х связях между
организмами, а не их внеш нем сходстве.

< Клетка крупным планом
На этом рисунке изображено
строение бактериальной клетки.
Микробиологи исследуют
мельчайшие клеточные структуры
с помощью мощных электронных
микроскопов, которые позволяют
получать увеличенные
изображения объектов за счет
использования пучка электронов,
а не светового потока.

Клеточная биология
Раздел биологии, изучающ ий строе ние
и функции живых клеток и работу их крош ечны х
стр уктур (органелл), называется клеточной
биологией, или цитологией. С пом ощ ью
м и кр оскопо в учены е показали, что клетки
сильно отличаются друг от друга. Это пом огает
лучш е понять работу организм а и объяснить
происхож д ен ие и развитие жизни на Земле.

Бактериальная клетка

ЧТО ТАКОЕ

БИОЛОГИЯ?

19

Физиология
< Нервный центр
Головной мозг — сложнейший орган,
работа которого во многом остается
загадкой для биологов даже сегодня.
Он состоит из миллиардов нервных
клеток (нейронов), непрерывно
посылающих сообщения друг другу
и другим частям тела (см. с. 68).

Биологов интересует не только строение
живых существ — тканей и органов
их тела. Ф изиологи изучают работу
отдельных органов, их систем и организма
в целом. Иногда они исследуют даже
окаменелые останки вымерших животных
(например, динозавров), позволяющ ие
выяснить особенности строения и образа
жизни древних обитателей Земли.

Головной мозг
человека

Экология
Экология — область биологии, изучаю­
щая взаимоотнош ения человека,
животных, растений и микроорганизм ов
между собой и с окружающ ей средой.
Объектами исследований экологов
являются экосистемы — природны е
комплексы, образованны е живыми
организмами и средой их обитания
(почвой, атмосферой и т. д.). Результаты
их работы помогаю т защитить места
обитания и их обитателей от пагубного
влияния деятельности человека.

Растение

Мышь

Ястреб

<1 Пищевые цепи
Одна из главных характери­
стик любой системы — сло­
жившиеся в ней пищевые
отношения между организма­
ми: растения служат пищей
травоядным животным, а теми,
в свою очередь, питаются
хищники (см. с. 76-77).

Эволюция
Биологи выяснили, что живые существа,
приспосабливаясь к новы м условиям
обитания, способны изменяться —
эволю ционировать. Эволю ция — очень
медленный процесс, но он хо р о ш о
объясняет общ н ость признаков
у вы м ерш их и ныне сущ ествую щ их
организмов. Теория эволю ции пом огает
понять и возникновение различий
у родственны х ж ивотны х (как, например,
у этих вьюрков) в результате их

< Формы клюва
Каждый из этих видов
дарвиновых вьюрков
питается особым кормом —
растительным или
животным. Поэтому
в процессе эволюции
их клювы приобрели
разную форму (см. с. 82).

приспособления к условиям жизни.

Охрана природы
Чем больш е биологи узнаю т о дикой природе,
тем лучш е понимают, что многие виды находятся
под угрозой вымирания. И хотя вы м ирание
видов — неотъемлемая составная часть
эволюции, его зам етно ускоряет хозяйственная
деятельность человека (сельское хозяйство
и промышленность). Защ итники природы
используют свои биологические познания
для спасения оказавш ихся в оп асности видов
и уникальных мест их обитания.

<\ Спасение видов
Защитники природы
помогли сохранить больших
панд — китайских
медведей, питающихся
бамбуком. Эти симпатичные
животные едва не вымерли
из-за охоты и уничтожения
их горных мест обитания.

Разнообразие жизни

СМ ОТРИТЕ ТАКЖЕ

ВСЕХ ЖИВЫХ СУЩЕСТВ МОЖНО РАЗДЕЛИТЬ НА ВЗАИМОСВЯЗАННЫЕ ГРУППЫ.
Пытаясь упорядочить знания о несметном числе обитающих на Земле живых
существ, ученые разделяют их по группам, основываясь на особенностях
строения организмов и степени родства между ними.

Три домена жизни
П о оценке биологов, сегодня Землю населяют пр и м е р н о 8 млн
видов живых существ. Раздел биологии, занимаю щ ийся их
описанием и классификацией, называется таксономией, или

(жизнь)

Грибы и одноклеточные

26-27 >

Растения

54-55>

Беспозвоночные

56-57)

Рыбы, амфибии и рептилии

58-59)

Млекопитающие и птицы

60-61)

Греческое название «делфис»
(дельфин) произошло от слова,
означающего «матка»: в старину
дельфинов считали «рыбами

систематикой. Все организмы разделены на множ ество групп
по иерархическом у принципу. Самые крупные группы —
домены. Больш инство биологов выделяют три
домена: Бактерии, Эукариоты и Археи.

Бактерии
Эти просто устроенные одноклеточные
организмы живут повсюду — от земных
недр до тканей животных и растений.
Многие бактерии вызывают болезни.

Эукариоты
К этому домену относятся растения, животные,
грибы и некоторые одноклеточные организмы.
Эукариоты — единственный домен, включающий
многоклеточные организмы.

Это древнейшие живые организмы на Земле.
Они появились болёе 3,8 млрд лет назад
в чрезвычайно суровых условиях и по-прежнему
живут там, где не выживают другие организмы.

Классификация
Систематики группирую т живые организмы по степени
их родства. Все члены какой-либо группы произош ли в далеком
про ш л ом от о д ного общ его предка. Чем ниже ранг таксона
(группы), тем больш е сходство между относящ им ися к нему видами.

> ЦАРСТВО
Эукариоты —
самый крупный
домен
и единственный,
разделенный
на царства.

Животные
Животные — это
многоклеточные существа,
питающиеся другими
организмами и обычно
способные быстро
перемещаться
в пространстве.

Грибы
До середины XX в. ученые
относили грибы к царству
растений. Грибы населяют сырые
места и питаются готовыми
органическими веществами,
поглощая их поверхностью
своего тела.

Протисты
Разнообразная группа эукариот,
представленная в основном
одноклеточными организмами,
чьи клетки имеют ядро. Одни
поглощают готовую пищу,
другие осуществляют
фотосинтез.

Растения
Многоклеточные организмы,
питающиеся за счет
фотосинтеза. Большинство
растений живут на суше
или в пресной воде и обычно
проводят всю свою жизнь
на одном месте.

> ТИП (ОТДЕЛ)
Царства делятся
на типы
(у животных)
и отделы
(у растений).

Лягушка
(амфибия)

M

Птица

Крокодил
(рептилия)

t

V

J l i S F Летучая
V

МЫШЬ

Примат

Дельфин

> ОТРЯД
(ПОРЯДОК)
Классы делятся
на отряды
(у животных)
или порядки
(у растений).

> СЕМЕЙСТВА
Отряды
и порядки
делятся
на семейства.

>РОД
Род — это группа
близкородствен­
ных видов (иногда
род включает
всего один вид).

>вид
Представители
вида обладают
большим внешним
сходством
и одинаковым
строением тела.

Покрытосеменные
Этот отдел включает растения
с твердыми, покрытыми
Авокадо
Лилия
защитной оболочкой семенами.
(двудольное
Роза
(однодольное
Только эти растения образуют
растение)
садовая
растение)
(двудольное
цветки (органы размножения).
растение)

Рыба

Лев (млекопитающее)

> КЛАСС
Типы делятся
на классы.

Хордовые
Этот тип объединяет
позвоночных животных —
рыб, амфибий (земноводных),
рептилий (пресмыкающихся),
птиц и млекопитающих.

Лев

Млекопитающие (звери)
К этому классу хордовых
относятся животные, имеющие
волосы и выкармливающие
детенышей молоком. Люди —
млекопитающие.

Двудольные
Двудольные — класс покрыто­
семенных растений, чьи семена
имеют две семядоли (зароды­
шевые листья, обеспечивающие
пищей проросток).

Хищные
Эти млекопитающие добывают
пищу с помощью охоты. Самые
крупные из них — медведи,
самые мелкие — ласки.

Розоцветные
К этому порядку относятся
многие красиво цветущие
растения, а также крапива,
шелковица, вяз и конопля.

Грызун

* * 4

Роза
садовая

Кошачьи
Семейство включает две группы
зверей: больших кошек
(способных рычать) и малых
кошек (рычать не способных).

Розовые
Это семейство включает многие
фруктовые деревья (яблони,
груши, сливы, персики)
и кустарники (например,
малину и розу).

Пантера
К этому роду больших кошек
относятся лев, тигр, ягуар
и леопард. Обычно они охотятся
в одиночку.

Роза, или Шиповник
Для растений, относящихся
к этому роду, характерны стебли,
покрытые острыми шипами,
и красивые цветки.

Шелковица

Яблоко

»

Роза
персидская

Rosa centifolia
Роза столистная — одна
из родоначальниц садовых роз,
отличающихся фантастическим
разнообразием форм и сортов.

Вяз

£

Роза
садовая

Роза
садовая

22

БИОЛОГИЯ

Строение клетки
КЛЕТКИ — КРОШЕЧНЫЕ КИРПИЧИКИ ЖИЗНИ.
Клетки — миниатюрные структурные элементы, из которых
состоят почти все живые организмы. Каждая клетка представляет
собой крохотный мешочек, содержащий все необходимое
для своей жизнедеятельности.

Животная клетка
Сред ний диаметр клеток животны х
равен пр и м е р н о 10 мк (1/юо мм), хотя
некоторы е клетки (яйца, мыш ечные
клетки и др.) м огут достигать
нескольких сантиметров. Тела

Центросома

Формирует микротрубочки, по которым
перемещаются органеллы. - — — ------Цитоплазма

Студенистая жидкость с растворенными
минеральными веществами.
Митохондрия

ж ивотны х состоят из клеток разного
типа, вы полняю щ их стр ого

Органелла, расщепляющая сахара
и обеспечивающая клетку энергией.

определенны е функции. Строение
некоторы х одноклеточны х про тистов
(например, амеб и простейш их) очень
напом инает клетки животных.

Система складчатых мембран, унизанных
рибосомами, осуществляющих сборку белков.

Гранулярная эндоплазматическая сеть

Гладкая эндоплазматическая сеть

Складчатые мембраны, синтезирующие жиры
и другие соединения.
Клеточное ядро

Содержит генетический материал (ДНК)
и управляет всей работой клетки.
Ядрышко

Небольшая область клеточного ядра,
отвечающая за синтез рибосом.
Рибосома

Крошечные круглые частицы, осуществляющие
синтез белков из аминокислот.
Клеточная мембрана

Тончайшая пленка, пропускающая
в клетку одни вещества и непроницаемая
для других.
Аппарат Гольджи

Система мешочков с пузырьками
на концах, где накапливаются
синтезированные белки; затем пузырьки
с белками выводятся из клетки наружу.

> Строение животной клетки
Студенистое содержимое животной клетки
(цитоплазма) отделено от внешней среды тончайшей
эластичной мембраной. В цитоплазму погружены
крошечные внутриклеточные структуры — органеллы.
Каждая из них играет особую роль в клеточном метаболизме —
химических процессах, необходимых для поддержания
жизнедеятельности.

СТРОЕНИЕ

Растительная клетка

I

В отличие от клеток животных клетки
растений окружены не только мембраной,

23

КЛЕТКИ

Хлоропласт

Клеточное ядро

Рибосома

Складчатые мембраны, покрытые
хлорофиллом — зеленым
пигментом растений.

Содержит ядрышко, участвующее

Осуществляет синтез
белка.

r

пКплзшглыми пмКпгпм

но и твердой наружной оболочкой
(стенкой) из волокон целлюлозы (клетчат­
ки). П ростр анство между стенками
соседних клеток заполнено межклеточным

Вакуоль

клеточным соком
(растворенными
в воде сахарами
и минералами).

веществом. О н о содержит пектин — саха­
ристый гель, удерживающ ий клетки вместе.

Друза

Пузырьки

Кристалл оксалата
кальция,
делающий
растение
несъедобным
для травоядных
животных.

Мешочки для хранения
и транспортировки веществ.
Аппарат Гольджи

Упаковывает вещества
в пузырьки.

Амилопласт
Митохондрия

Превращает
глюкозу в крахмал.

«Энергетическая
станция» клетки.
Клеточная стенка

Клеточная мембрана

Прочная наружная
оболочка из волокон
целлюлозы (клетчатки).

Не соединена с клеточной стенкой
и способна менять свою форму.

V Строение клеточной мембраны
Наружный слой клетки — мембрана — обладает
избирательной проницаемостью: она свободно
пропускает внутрь одни вещества и не пропускает
другие. Мембрана состоит из двух слоев молекул
особых веществ — липидов. «Головы» этих молекул
гидрофильны, то есть притягивают воду,
а их «хвосты» гидрофобны, то есть отталкивают
воду и создают барьер, обеспечивающий
постоянство внутренней среды клетки.

Л Строение растительной клетки
Клетки растений в основном содержат
такие же органеллы, что и клетки животных.
Но в них присутствуют хлоропласты —
зеленые органеллы, способные улавливать
энергию солнечного света для
осуществления фотосинтеза.
РЕАЛЬНЫЙ

МИР

Микроскоп и клетки
Большинство клеток невооруженным глазом
не видны, поэтому биологи изучают их
с помощью микроскопов. Первым человеком,
увидевшим клетку в микроскоп, был
британский ученый XVII в. Роберт Гук. Чтобы
лучше исследовать внутреннюю структуру
клеток, современные ученые широко
используют различные красители и подсветку.

Лизосома

ГИД РОЦ/n/iunu/l "I U/IUDU"

Гидрофобный «хвост»

Пузырек с ферментами,
способными разрушать
вредные вещества.

«Головы» находятся
в цитоплазме и внеклеточной
жидкости.

Два слоя липидных молекул, соединенных
«хвостами», формируют тонкую
водоотталкивающую пленку.

24

БИОЛОГИЯ

Работа клетки

СМ ОТРИТЕ ТАКЖЕ

< 22-23 Строение клетки
Мышечное сокращение

КЛЕТКУ МОЖНО СРАВНИТЬ С МИНИАТЮРНОЙ ФАБРИКОЙ.

Органы чувств

39 >
64-65 >

В клетке протекают все процессы, необходимые для ее
жизнедеятельности: высвобождение энергии из пищи,
выведение продуктов метаболизма и синтез новых веществ.

Клеточный транспорт
Клетка не пр е р ы вно расщ епляет и синтезирует м нож ество химических
веществ. Крупные молекулы (например, белков) и даже целые органеллы
перемещ аются внутри нее вдоль микротрубочек, которые участвую т
и в клеточном делении. Одни вещества перемещ аются в клетке между
органеллами, другие выводятся через м ем брану наружу, а третьи

Клетки б акте р и й делятся
каждые 20 минут; за сутки
одна бактерия может дать
начало тысячам триллионов
новых микробов.

пр оникаю т внутрь. Вот как хим ические вещества про никаю т в клетку.
Крупные молекулы
не могут проникнуть

Л Диффузия
Диффузия — это распростра­
нение вещества из области
высокой концентрации
в область низкой.

Чтобы «затащить»
молекулы в клетку,

Л Активный транспорт
Если молекула слишком велика
или нерастворима в мембранных
липидах, ее перенос в клетку
требует энергии.

Низкая концентрация
вещества снаружи
клетки

•

•

•
•

Увядшие цветы

* •

• •

Вода

Ж*

•
^В ы с о к а я
концентрация
вещества
внутри клетки

А Эндоцитоз
Если молекула слишком велика для активного транспорта, клетка
«упаковывает» ее в пузырек, затрачивая на это энергию. Пузырек
образуется из клеточной мембраны, а оказавшись внутри клетки,
разрывается. Транспорт веществ из клетки наружу с помощью
пузырьков называется экзоцитозом.

Вода переходит из области
низкой концентрации
вещества в область высокой

• * .

•

1. Мембрана образует
впячивание

•
•

•
•
•

•

? "•
• •
•

•
*

*

Концентрация
вещества
выравнивается
•

•
.

,

W

•

_
•

*

Л Осмос
Осмос — это диффузия молекул растворителя (воды) через
мембрану. Крупные молекулы растворенного в воде вещества
не могут проникать в клетку через мембрану. В результате
молекулы устремляются из области низкой концентрации
растворенного вещества в область высокой.

Осмос обеспечивает перемещение
воды внутрь клеток и наружу.
Когда срезанные цветы ставят
в воду, благодаря осмосу клетки
растений насыщаются водой
и становятся плотными. Когда
воды в вазе не остается, осмос
заставляет ее выходить из клеток
наружу. Вода испаряется, и цветы
увядают. /

РАБОТА

25

КЛЕТКИ

Многоклеточные структуры
Форму носа определяют ^
носовые кости
f
/

М ногоклеточны е организм ы состоят из м иллионрв совм естно работаю щ их
клеток. Эф ф ективность их работы возрастает за счет специализации —
выполнения стр ого определенны х функций. С о во ку п н о сть клеток, соверш аю щ их
одну и ту же работу (например, вы работку слизи в носу), называется тканью.
Нередко ткани объединяю тся для вы полнения более слож ны х задач, образуя

Обонятельная луковица
передает сигналы
от клеток-рецепторов
Обонятельные
рецепторы
расположены
в выстилке носа

органы (например, нос).

Слой слизи

Пузырьки
со слизью

f.y.

Ядра клеток

*

Бокаловидные клетки ч
вырабатывают

• •

/
^ \\
/

i

+

А Бокаловидная клетка
Бокаловидные клетки носа
вырабатывают слизь (смесь воды,
клейкого белка муцина
и некоторых других веществ).

Внешняя часть носа образована
хрящевой тканью

А Эпителиальная ткань
Бокаловидные клетки образуют большую
часть эпителия полости носа, трахеи
и стенок кишечника. Выделяемая ими
слизь увлажняет слизистую оболочку
дыхательных путей и защищает ее от гряз!

А Нос
Через нос воздух проникает в наше
тело и покидает его. Этот орган
состоит из мышечной, хрящевой,
костной и эпителиальной ткани.

Клеточное деление
л

Организм растет за счет увеличения количества его клеток. Это про исхо д ит
путем деления клеток пополам на две идентичные, но полностью независимые
дочерние клетки. Такой с пособ деления клеток называется митозом. М итоз

Клетка делится
надведочерние
с полным набором

В каждой клетке вокруг
хромосом образуется

хромосом в каждой

состоит из нескольких стадий, на каждой из которых пр оисход ит удвоение
клеточных стр уктур (например, хром осом, несущ их гены).

Хромосомы (для примера
показаны 4 хромосомы)

Между полюсами клетки
формируются микротрубочки,
которые прикрепляются
к хромосомам

►I:>оо<х
А 1. Интерфаза
Клетка содержит
обычный
(полный) набор
хромосом — 46.

А 2. Профаза
Каждая хромосома
удваивается,
образуя две
хроматиды.

А 3. Метафаза
Хромосомы
выстраиваются
по «экватору»
клетки.

По экватору клетки
формируется перетяжка,
«разрезающая» клетку
пополам

►

А 4. Анафаза
Хроматиды
разделяются,
превращаясь
в пару хромосом.

А 5. Телофаза
Микротрубочки
исчезают, и затем
клетка начинает
делиться.

А 6. Цитокинез
Образуются две
дочерние клетки
с 46 хромосомами
в каждой.

26

БИОЛОГИЯ

Грибы и одноклеточные
МНОГИЕ ОБИТАТЕЛИ ЗЕМЛИ НЕ ЯВЛЯЮТСЯ НИ ЖИВОТНЫМИ,
НИ РАСТЕНИЯМИ.

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ
<20-21 Разнообразие жизни
< 22-23 Строение клетки
Болезни и иммунитет

50-51 >

Бактерии, археи и большинство представителей царства протистов являются одноклеточными
организмами и видимы только под микроскопом. Грибы также составляют особое царство
живых существ; некоторые из них — крупнейшие организмы в природе.

Бактерии

Археи

Клетки бактерий в сотни раз меньш е клеток животных

Долгие годы учены е относили эти м и кроорганизм ы к группе

и растений. У них нет ядра, а единственная молекула ДНК

бактерий. Н о проведенны й недавно анализ Д НК показал,
что археи — сове р ш ен н о особая группа живых существ.

(нуклеоид) имеет вид зам кнутого кольца и плавает в цито­
плазме. Нет и многих других крупных органелл, поэтому все
метаболические реакции у них протекаю т в цитоплазме.
М ногие передвигаются за счет биений нитевидного жгутика,
а к поверхностям прикрепляю тся
с пом ощ ью вор с и н о к (пилей).
Наружная
капсула

Рибосомы

Стенка

Цитоплазма

Плазматическая
мембрана

Л Бактерия
Большинство бактерий окружены трехслойной оболочкой.
Их плазматическая мембрана устроена так же, как и клеточная
мембрана других организмов. Клеточная стенка состоит
из белков и полисахаридов. Наружная капсула (у некоторых
видов ее нет) защищает бактерии от высыхания.

Грибница опенка темного
в заповеднике Малур в штате Орегон
занимает площадь 9 кв. км. Это самый
большой живой организм на Земле.

М н о ги е археи — экстремофилы, то есть ж ивут
в экстрем альны х условиях (например, в очень ж арких или
холодных местах). Скорее всего, их предки появились
в суровы х условиях молодой Земли около 3,5 млрд лет назад.

> Галоквадрат
(Haloquadratum)
Эта архея живет
в сверхсоленых водоемах,
где не выживают другие
организмы. Ее квадратное
тело (отсюда название —
«соленый квадрат»)
наполнено пузырьками
газа, помогающими ей
плавать в толще воды.
О жизни этого микроба
почти ничего не известно.
V Пирококк (Pyrococcus)
Эту архею обнаружили в горячей воде, бьющей из геотермальных
скважин в темных океанских пучинах. Ее название означает
«огненный шар». Там, где живут пирококки, света нет и пищей им
служат химические вещества, растворенные в горячей воде.

ГРИБЫ

И ОДНОКЛЕТОЧНЫЕ

27

Грибы

Протисты

К этому царству относятся знакомые всем шляпочные грибы, плесени и дрожжи.
Все эти организмы — сапрофиты, то есть питаются готовыми органическими
веществами, разлагая их с пом ощ ью ф ерментов и поглощая образую щ иеся просты е

К этом царству относятся различные
одноклеточны е организмы. Ученые
разделяют его на 30 групп, многие

вещества через стенки гиф. Их клетки содержат ядра и органеллы, похожие на те,

из которых даже не состоят друг с другом

что имеются у растений и животных. В состав прочны х стенок клеток входит
хитин — вещество, из которого состоят панцири крабов и надкрылья жуков.

в родстве. Клетки протистов разнообразны
и могут напоминать клетки животных,
растений и грибов. Так, эвглена и другие
протисты способны осущ ествлять фотосин­
тез и в то же время, под обно животным,
использовать для питания готовую пищу.

V Диатомеи
Эти одноклеточные водоросли живут
в хорошо освещенной воде и входят
в состав планктона. Снаружи их клетки
защищены панцирем из кремнезема. После
гибели клеток панцири оседают на дно,
со временем превращаясь в горную породу.
<1 Плодовое тело
Грибы размножаются
вегетативно — кусочками
грибницы, или мицелия
(системы ветвящихся нитей,
растущей в земле или
древесине). Но чаще они
образуются из спор, которые
высыпаются из шляпок
плодовых тел.

Споры образуются
на пластинках — тонких
выростах ткани на нижней
стороне шляпки
Плодовое тело
состоит из плотного
переплетения гиф

V Инфузория
Протисты передвигаются самыми разными
способами. Так, амеба меняет форму тела,
заставляя жидкую цитоплазму перетекать
в определенную часть клетки. Жгутиконос­
цы плавают в толще воды за счет биений
длинных жгутиков, а инфузории (внизу) —
многочисленных ресничек.

Мицелий (грибница)
вырастает из споры

Реснички

> Гифа
Главная часть гриба
называется грибницей,
или мицелием. Она состоит
из массы ветвящихся нитей
(гиф), растущих
в питательном субстрате
(например, в древесине).
Дрожжи — одноклеточные
грибы, не образующие гиф.

Отверстие в перегородке
/ (септе) гифы
, Вакуоль
t

*

1

Митохондрия — ^
вырабатывает энергию

Клеточная ^
. Рибосомы
/

/
/

^ А п п а р а т Гольджи

|и т #
LJ.
Ядр о

1

Эндоплазматическая
сеть

28

БИОЛОГИЯ

Клеточное дыхание
ДЫХАНИЕ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ОРГАНИЗМ ЭНЕРГИЕЙ.
Для жизнедеятельности все живые существа используют
кислород, помогающий им высвобождать энергию из пищи.

Клеточное дыхание
Клетки обеспечиваю т себя энергией за счет
дыхания. Этот процесс протекает в митохондриях.
О собе нно много их в клетках, нуждающихся

ХИМИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ
КЛЕТОЧНОГО ДЫХАНИЯ

в большом количестве энергии (например,
в мышечных волокнах). В процессе дыхания
происходит окисление (соединение с кислородом)
молекул глюкозы (химического топлива,
образовавш егося в результате распада пищи).
П ом им о энергии в результате этой реакции
образуется углекислый газ и вода.

Глюкоза

АДФ + Ф = АТФ

м ногочисленны е выросты
(кристы), на которы х находятся

Углекислый газ

V Анаэробное дыхание
Если кислорода не хватает, клетка начинает дышать
анаэробно, то есть «без воздуха». В результате образуется
молочная кислота, из-за чего мы чувствуем боль
в натруженных мышцах. При этом глюкоза отдает лишь часть
заключенной в ней энергии, а остальная высвобождается,
когда кислород вновь становится доступным.
Глюкоза

АТФ - Ф = АДФ
М итохонд р ия окруж ена
двухслойной мембраной.
Внутренняя м ем брана образует

Вода

W > 6 + 602- 6 H 20 + 6C02

V Запасание и использование энергии
Энергия, высвобожденная из пищи в ходе клеточного дыхания,
запасается в химических связях вещества аденозинтрифосфата
(АТФ). Это происходит за счет присоединения фосфатной группы (Ф)
к молекуле аденозиндифосфата (АДФ). Когда фосфат отщепляется
от АТФ, высвобождается энергия.

Митохондрия

Кислород Энергия

W

ssssr
Пространство, ограниченное внутренней
мембраной и заполненное ферментами,
называется матриксом

Дыхательные
ферменты — белки,
синтезированные
рибосомами

Молочная кислота

. = 2С3Нб0 3
Наружная
мембрана
Внутренняя
мембрана

у митохондрии есть
своя ДНК

ферменты, ответственны е
за обр азовани е АТФ. И м енно
здесь протекаю т процессы
клеточного дыхания. Кристы
увеличиваю т площ адь
внутренней повер хности
митохондрии, повы ш ая тем
самым эф ф ективность этих
процессов.

Митохондрия

Кристы

А Митохондрия
Митохондрия — это клеточная органелла,
расщепляющая глюкозу и запасающая
полученную из нее энергию в молекулах
АТФ. Не исключено, что митохондрии —
это далекие потомки бактерий, когда-то
поселившихся внутри крупных клеток.

29

КЛЕТОЧНОЕ ДЫХАНИЕ
Жаберные лепестки поглощают
кислород из воды

Газообмен
Для дыхания организму требуется
кислород, а кроме того, ему необходимо
постоянно избавляться от углекислого
газа. Газы проникаю т в организм и поки­
дают его через газообменную поверх­
ность. У наземных позвоночны х она
находится в легких, у рыб — в жабрах,
а у насекомых — в трахейных трубках.
Тонкая, влажная и богатая кровеносными
сосудами, газообменная поверхность
легко поглощает кислород и отдает
углекислый газ. Газы перемещаются через
нее за счет диффузии (см. с. 24).

> Жаберное дыхание
Водные животные поглощают кислород
из воды с помощью жабр. Они состоят
из жаберных лепестков — тонких выростов
тела, пронизанных кровеносными
Вода, насыщенная
сосудами. Вода проходит через жабры
кислородом
только в одном направлении.

Легочное дыхание
Больш инство наземных позвоночн ы х
дышат легкими. О ни вдыхают

Каждая альвеола покрыта
тонкой пленкой жидкости,
которая облегчает
диффузию газа

Конец
бронхиолы

насыщенный кисл ор од ом воздух,
а после газообмена в легких выдыхают
наружу бедный кисл ор од ом воздух.
Легкие прим итивны х позвоночн ы х
(например, саламандр) напом инаю т
просты е мешочки. У птиц и зверей они
состоят из губчатой ткани с больш ой

< Альвеолы
На концах бронхиол
находятся альвеолы —
крошечные пузырьки,
через стенку которых
осуществляется
газообмен.

газообм енной поверхностью .

> Легкие
Когда мы делаем
вдох, воздух
попадает в легкие
через трахею,
которая
раздваивается
на бронхи — левый
и правый, а те —
на бронхиолы.

Правый бронх

Углекислый газ
Капилляры уносящие насыщенную
кислородом кровь
Капилляры, приносящие
бедную кислородом кровь

Воздух внутрь

Бронхи разветвляются
на тонкие бронхиолы

V Смесь газов для дыхания
Воздух, которым мы дышим, — это смесь газов,
из которой только пятая часть приходится
на кислород. В выдыхаемом воздухе углекислого газа
в 100 раз больше, чем во вдыхаемом.
Газ

На вдохе %

На выдохе %

А зот

78

78

Кислород

21

17

И нертны е газы

1

1

Углекислы й газ

0,04

4

В о дяно й пар

М ал о

М н о го

Воздух наружу

> Вдох и выдох
При вдохе диафрагма
опускается, увеличивая
объем грудной клетки.
Это понижает давление
в легких, и в них
засасывается воздух.
При выдохе диафрагма
поднимается; в результате
объем грудной клетки
уменьшается и бедный
кислородом воздух
выталкивается наружу.

Объем легких
уменьшается

Вдох

Выдох

Фотосинтез
РАСТЕНИЯ САМИ СОЗДАЮТ СЕБЕ ПИЩУ
ИЗ ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ С ПОМОЩЬЮ СВЕТА
Для жизни растениям нужен солнечный свет.
Они улавливают его энергию и с ее помощью
образуют пищу из углекислого газа и воды.

Что такое фотосинтез
Ф отосинтез — химическая реакция, в результате которой
из углекислого газа и воды образуется молекула глюкозы.

Лист

А глюкоза — это пища, обеспечиваю щ ая растение необходимой
для жизни энергией. П обочны м продуктом фотосинтеза является

Лист — это солнечная батарея растения. Благодаря плоской форме лист обладает

кислород. Ф отосинтез возможен благодаря солнечном у свету.
Содерж ащ ееся в листьях вещ ество хлороф илл поглощ ает часть

больш ой поверхностью, способной улавливать солнечный свет. Свет пронизывает всю
толщу листовой пластинки, в клетках которой и протекает фотосинтез. Вода поступает

энергии света и использует ее для осущ ествления реакции.

к ним по сосудам в многочисленных жилках. Углекислый газ проникает в лист
из атмосферы через устьица — крош ечные поры на его нижней поверхности.

Углекислый
газ

Вода

6С02 + 6Н20

Для фотосинтеза нужна
энергия света

Глюкоза

Кислород

2
Солнечный свет

Хлоропласты

Зеленые структуры в клетках,
содержащие хлорофилл.

С 6Н 120 6 + 6 0 2

Замыкающие клетки
благодаря хлорофиллу
реагируют на свет
и открывают устьица листа

Углекислый газ проникает
из воздуха в лист через
устьица благодаря
диффузии (см. с. 24)

Палисадные клетки

В этих удлиненных клетках
под верхней поверхностью
листа в основном и протекает
фотосинтез.

Слой клеток,
формирующий верхнюю
поверхность листа.
Она покрыта восковой
пленкой, снижающей
потери воды вследствие
испарения.
Губчатый мезофилл

Рыхлый слой клеток,
<руженных полостями,
где циркулируют газы.

Сосудистый пучок

Сосуды ксилемы (синие)
приносят в лист воду
и растворенные минералы;
трубки флоэмы (оранжевые)
уносят из листа сахара
(см. с. 37).
Нижний эпидермис

Л Атмосферный углерод
Растение получает необходимые для фотосинтеза
атомы углерода прямо из атмосферы. Эти
атомы — «кирпичики» всех органических
(содержащих углерод) соединений — как самих
растений, так и питающихся ими животных.

Верхний эпидермис

Нижняя сторона листа унизана
устьицами — порами, через
которые газы проникают в лист
и выводятся наружу.

Испарение

Листья теряют воду
вследствие испарения
и, чтобы не засохнуть,
нуждаются в ее постоянном
притоке.
Замыкающие клетки

Устьице состоит из двух
замыкающих клеток, которые
расходятся, чтобы открыть пору
на свету, и сближаются, чтобы
закрыть ее в темноте.

Строма

• Кислород,побочный продукт
фотосинтеза, покидает лист через
устьица благодаря диффузии

Хлоропласты

Пространство
между
тилакоидами
и оболочкой
хлоропласта.

Это крош ечные клеточные структу­
ры, в которых протекает фотосинтез.
О н состоит из двух фаз — световой
и темновой. Во время световой фазы
хлороф илл поглощает энергию
света и образует с ее помощ ью
АТФ — вещество для хранения
энергии (см. с. 28). Затем энергия,
запасенная в АТФ, используется
клетками для осущ ествления
темновой стадии фотосинтеза —
образования из воды и углекислого
газа молекул глюкозы при участии
фермента рубиско.
Ламеллы стромы

Вода проникаете корни
из почвы за счет осмоса
(см. с. 24)

Мембраны,
соединяющие граны.

[раны

Тилакоиды
сгруппированы
в стопки —
граны

Крошечный дисковидный
мешочек, «сшитый» из мембран,
на которых находятся молекулы
хлорофилла. В тилакоидах
протекает световая фаза
фотосинтеза.

Л Внутри хлоропласта
Молекулы хлорофилла находятся на мембранах
крошечных мешочков, называемых тилакоидами. Темновая
фаза фотосинтеза протекает в строме — пространстве
между тилакоидами и оболочкой хлоропласта. Все зеленые
части растения содержат клетки с хлоропластами.

Хлорофилл

Р Е АЛЬ НЫЙ МИР

Б ольш инство растений имеют

Цвета осени

зеленую окраску благодаря

Осенью листопадные деревья

пигм енту хлорофиллу.

сбрасывают листья: им недостает

Его молекулы поглощ аю т

света для осуществления
фотосинтеза. Перед этим листья

красные и синие лучи
солнечного света, используя

желтеют: хлорофилл разрушается,

их энергию для фотосинтеза,
а зеленые лучи отражают.
П оэтом у больш инство растений
и кажутся нам зелеными.

а входящие в его состав элементы
растение запасает для исполь­
зования в следующем году. Желтая
Длина световой волны (в нанометрах)

Л Спектр поглощения
На этом графике показаны длины световых волн (цвета),
поглощаемых хлорофиллом. «Провал» в центре указывает на то, что
желтые и зеленые лучи поглощаются меньше, чем красные и синие.

и оранжевая осенняя окраска
листьев определяется пигментами
каротиноидами, которые остаются
в листьях после разрушения
хлорофилла.

32

БИОЛОГИЯ

Питание

СМ ОТРИТЕ ТАКЖЕ

ПРОЦЕСС ПРЕВРАЩЕНИЯ ПИЩИ В ЭНЕРГИЮ
И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РОСТА.
Пища нужна не всем живым существам: растения, например,
создают ее сами. Но животные, грибы и многие одноклеточные
организмы питаются другими организмами.

.i l l j

Выведение отходов

34-35 >

Пищеварение человека

66-67 >

Здоровье человека

70-71>

Пищевые цепи

76-77 >

Циклы в природе

78-79 >

Автотрофы и гетеротрофы
Для поддерж ания ж изнедеятельности
растения нуждаются лиш ь в просты х

У ленточного червя нет рта,
поэтому он поглощает пищу

питательных вещ ествах (минералах, воде
и т. д.), которые они извлекают из почвы
или воздуха. Пища им не требуется: они
м огут улавливать энергию солнечного
света. Такие организмы называются автотрофами. Ж ивотны е и грибы способны
извлекать энергию и питательные вещ е­
ства только из поглощ аем ой пищи. Такие
организмы называются гетеротрофами.
Таким образом, сущ ествован ие гетеротроф ов невозм ож но без автотрофов.

Простейший способ питания — это абсорб­
ция, или поглощение пищи поверхностью
тела. Ленточный червь прикрепляется
крючьями к стенке тонкого кишечника
человека и поглощает питательные вещества
прямо через собственные покровы.

Щиток, прикрывающий
часть головы
Лабрум
(верхняя губа)

Л Внешнее переваривание (сапрофиты)
Грибы питаются органическими веществами
мертвых тел. Грибы выделяют ферменты,
которые переваривают пищу снаружи,
а гриб затем поглощает питательные
вещества поверхностью своего тела.

Л Фагоцитоз
Амебы и некоторые другие одно­
клеточные существа поглощают пищу,
обволакивая ее своей клеткой, а затем
переваривают ее в образующемся
пузырьке.

Максилла (нижняя
челюсть) с зубцами
Чувствительный
щупик

Л

Ловчие усиковидные ножки

А Фильтрация
Маленькие рачки морские желуди
и морские уточки отцеживают пищу
из воды с помощью длинных перистых ног.
Так питаются и многие моллюски. Таких
животных называют фильтраторами.

Мандибула
(верхняя челюсть)

Лабиум (нижняя губа)
для удержания пищи

А Кусание
Челюсти, способные совершать кусательные
движения, имеются только у позвоночных
(например, крокодилов). Челюсти унизаны
зубами, размельчающими пищу на мелкие
куски перед ее заглатыванием.

А Ротовой аппарат
Ротовой аппарат насекомых и других
членистоногих отличается сложным
строением. У кобылки он приспособлен
к разрезанию и пережевыванию пищи,
а у других насекомых служит для кусания,
прокалывания покровов, высасывания
соков или нектара и т. д.

ПИТАНИЕ

33

Зубы
Поглощ енная пища подвергается
перевариванию, то есть расщ еплению
на просты е вещества, которые м огут
быть усвоены организмом. Вначале
острые крепкие зубы измельчают пищ у
на небольш ие кусочки или
пережевывают ее в кашицу. Птицы
и некоторы е другие животные,
лишенные зубов, измельчают пищ у
в особом мускульном желудке при
помощ и заранее проглоченны х камней.

> Зубы человека
У человека четыре типа зубов. Резцы
служат для разрезания пищи, клыки —
для разрывания, моляры (большие
коренные) и премоляры (малые
коренные) — для ее перетирания.

Верхняя челюсть

Нижняя челюсть

ft

t
Резец

Клык

Моляр

Премоляр

Л Анатомия зуба
Под твердой эмалью
находится более мягкий
дентин. В пульпе зуба
проходят кровеносные
сосуды и нервы.

Корень —
часть зуба,
погруженная
в десну

V Охотник или жертва?
По форме, расположению
и состоянию зубов
животного ученые могут
судить о его повадках
и образе жизни.

Питание и зубы
Ж ивотные питаются разной пищей, что отраж ается на ф орме их зубов
и челюстей. Хищ ники едят мясо, поэтому их зубы приспособлены
к захвату добычи, ее удерж анию и разры ванию на части. Растительная
пища очень грубая, поэтому травоядны м свойственны ш ирокие зубы
для ее перетирания. Зубы всеядных ж ивотны х приспособлены
для поедания и растительной, и ж ивотной пищи.

служат дельфинам для удержания
скользкой рыбы

добычу, а крепкими острыми
премолярами разрезают ее мясо

позволяет ей обрывать траву,
не прекращая жевания

> Пережевывание жвачки
А . Проглоченная пища
Коровы, антилопы и другие крупные
поступает в рубец,
где смешивается с бактериями
травоядные животные вынуждены
пережевывать пищу несколько раз,
периодически отрыгивая ее из желудка
в рот. Пережевывание такой жвачки
2. Из рубца жвачка — смесь пищи
и желудочного сока — поступает
позволяет им переварить грубую
в сетку (второй отдел желудка)
клетчатку (целлюлозу) — главную
составляющую клеточных стенок
растений — благодаря особым бактериям,
3. Сетка выталкивает жвачку
живущим в их сложно устроенном
обратно в рот для повторного
желудке, который состоит из четырех
пережевывания
камер: рубца, сетки, книжки и сычуга.

4. Тщательно перетертая
масса попадает в книжку
6. В тонкой кишке
питательные
вещества
всасываются
в кровь

5. Сычуг переваривает
бактерии, высвобождая
питательные вещества

34

БИОЛОГИЯ

Выведение отходов

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ

_______

< 32-33 Питание
Гормоны

ЖИВОТНЫЕ И РАСТЕНИЯ ИЗБАВЛЯЮТСЯ ОТ ПРОДУКТОВ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ САМЫМИ РАЗНЫМИ СПОСОБАМИ.

48-49 >

Системы органов

62-63 >

Пищеварение человека

66-67 >

Дефекация — это выброс непереваренных остатков пищи
из пищеварительного тракта наружу. Но живые существа
вынуждены регулярно выводить из организма и другие
ненужные материалы — излишки воды, продукты обмена и т. д.

Удаление отходов

РЕАЛЬНЫЙ

МИР

Пищеварение странствующего альбатроса

П родукты ж изнед еятельности — это вредны е или ненуж ны е
ор ган и зм у вещества, о б р а зо ва вш и е с я в результате
метаболизма. Их накопл ен ие в органи зм е чревато его

Паря над океаном, альбатрос
выхватывает из воды добычу —

отравлением. О с о б у ю о п а с н о сть пре д ставл яю т вещества,
обр азую щ и еся в результате р азруш е ния белковы х
соед ин ений и сод ерж ащ ие азот. Даже углекислы й газ

мелкую рыбу или осьминога.
Часть проглоченной пищи проходит
в тонкий кишечник и переваривает­
ся, а в верхней части желудка
скапливается слой жира —

с п особ е н увеличить ки сл отн ость крови до о п а с н о го уровня.

V Решение проблемы
Живые организмы избавляются от продуктов метаболизма
по-разному. Все зависит от природы отходов, особенностей живых
существ и среды их обитания. Так, рыбы выводят отработанные
продукты вместе с водой, но у других животных этот способ
быстро привел бы к обезвоживанию организма.
Продукт обмена

Организм

:

питательного жидкого масла.
Альбатрос может отрыгивать это

'"v

масло, чтобы накормить птенца.

Обменный процесс

Пояснение

Ам м иак

Ры бы

Р асщ е пл е ни е бе л ков

А м м и а к о ч е н ь токси чен, п о это м у ры бы и д руги е в о д н ы е ж и в о тн ы е
вы д е л я ю т его в си л ьно р а зб а вл е н н о й м оч е

М очевина

М л е к о п и та ю щ и е

Р асщ е пл е ни е белков

Д ля эк о н о м и и во д ы ж и в о тн ы е п р е в р а щ а ю т а м м и а к в м оч е ви ну, котор ая
зате м в ы во д и тс я с м о ч о й

М о ч е в а я кислота

П тицы , ре пти л и и

Р асщ е пл е ни е бе л ко в

М о ч е в а я кислота в ы во д и тс я н а р у ж у в вид е белой каш и ц ы ; это э к о н о м и т
воду, но тр ебуе т от о р га н и зм а б о л ь ш и х за тр а т энергии

У глекислы й газ

Все ж и в о тн ы е

Р асщ е пл е ни е сах ар ов

П о б о чн ы й пр о д у к т д ы х ан и я , угл е ки слы й газ, вы в о д и тс я из о р га н и зм а
в процессе га зо о б м е н а чер ез л егки е или ж аб р ы

Кислород

Растени я и во д о ро сл и

Ф о то си нте з

Помет

Б о л ь ш и н с тв о
ж и в о тн ы х

П и щ е вар е н и е

П о ско л ьку и зб ы то к ки сл ор о д а н ар у ш ае т н е ко то ры е процессы
в растениях, он вы в о д и тс я н а р у ж у через л и стья

Н енуж ны е ко м по не нты пищ и вм есте с д руги м и вр е д н ы м и п р о д уктам и
(вкл ю чая останки клеток крови) вы во д я тся через анус

/
Соли

Все о р га н и з м ы

Гомеостаз

Соли у ч ас тв у ю т во м н о ги х процессах, но, п о ск ол ь ку их и зб ы то к ч р е в ат
о б е зв о ж и в а н и е м , они в ы в о д я тся из о р га н и зм а с по то м и м оч о й

ВЫВЕДЕНИЕ ОТХОДОВ

Почки и мочевой пузырь
У людей и других позвоночн ы х больш ую
часть конечных прод уктов обм ена веществ,
отфильтровывают из крови почки. При этом
образуется моча, оттекающ ая из почек
по д линным тонким трубкам —
мочеточникам. О ни впадают в м очевой
пузырь — эластичный м еш ок в тазовой
области. Из м очевого пузыря моча вытекает
наружу по мочеиспускательном у каналу
(уретре), пр оходящ ем у в паховой области.

V Внутри почки
(Почечная артерия приносит в почку
кровь с продуктами распада. Здесь
артерия разветвляется на тонкие сосуды,
и тысячи нефронов, образующих
наружный слой почки (корковое
вещество), начинают фильтровать кровь.
Из почки очищенная кровь возвращается
в организм по почечной вене. Моча
собирается в почечной лоханке —
внутренней полости почки, соединенной
Капсула
с мочеточником.

35

Причинить вред может
даже вода: ее избыток
в организме человека
чреват отеком мозга
и смертельным исходом.
Собирательная

Клубочек фильтрует
кровь сквозь поры

Боумена

Внутренний мозговой
слой почки
Почечная артерия
Почечная веь

Внешний корковый
слой почки

Почка

Почечная лоханка
соединена с мочеточником
Почечные чашечки
сливают мочу в лоханку
Длинные канальцы
нефронов
Капсула почки — ее
внешний защитный слой
Мочевой
пузырь

Осморегуляция
Почки о сущ е ствл яю т
и осм орегуляцию , кон тр ол и руя
количество ж идкости в организме.
Когда ж идкости в теле недостаточно,
трубочки не ф р онов по гл ощ аю т воду
из мочи, пр е д отвр ащ ая ее потери.
За о с м ор е гул яц и ю отвечает
а нтидиуретический гор м о н (АДГ),
вырабатываемый гипофизом.

> Вверх-вниз
Как показано на схеме справа, уровень
АДГ в крови постоянно меняется, чтобы
поддерживать надлежащее количество
жидкости в крови.

По мочеточнику моча
стекает в мочевой пузырь

Л Нефрон
Главная часть нефрона, сосудистый клубочек,
состоит из густого переплетения крове­
носных сосудов. Жидкая часть крови
просачивается сквозь их тонкие стенки
в окружающий их мешочек, капсулу Боумена,
но клетки крови сюда проникнуть не могут.
Из капсулы Боумена жидкость направляется
в сложную систему трубочек и канальцев,
где из нее обратно всасываются в кровь
часть воды и полезные вещества. «Грязная»
жидкость (моча) попадает в собирательную
трубку, идущую к почечной лоханке.

3 6

БИОЛОГИЯ

Транспортные системы
ВЕЩЕСТВА ПЕРЕМЕЩАЮТСЯ ВНУТРИ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ.
Клетки многоклеточного организма выполняют определенную
работу и не способны выжить в одиночку. Транспортная система
доставляет им необходимые для жизни вещества и удаляет вредные.

Циркуляция
У ж ивотны х вещества разносятся по всему
телу с пом ощ ью жидкостей. У позвоночн ы х

Вена

тщ \
л
f •

%

это кровь, прокачиваем ая сердцем
по системе тр у б ок (сосудов). К ровеносны е
Клапаны обеспечивают
ток крови водном
направлении_ _ _ _ —-

сосуды по степ енн о превращ аю тся
в крош ечны е капилляры, через тонкие
стенки которых вещества про никаю т
в клетки за счет диффузии.

Стенка вены менее
мускулистая, чем
у артерии; под кожей
иногда различима их
синяя окраска ^
s.

> Артерии и вены
Артерии — это кровеносные сосуды,
несущие кровь от сердца к другим
органам. Сокращение их стенок, которое
мы ощущаем в виде пульса, помогает
сердцу прогонять кровь по телу. Вены
возвращают кровь в сердце.

ф

|

•*? чг

$

#
Венозная кровь бедна
кислородом и богата
углекислым газом - _ _ _ _

* #

г£ф
\
9

*

<
ф
1

Состав крови
Кровь состоит из сотен компонентов. П р и м е р н о 5 5 %
приходится на ж идкую часть — плазму. В плазме
растворены соли, горм оны и белки (включая те,
В плазме содержится
много растворенных
веществ, например
углекислый газ — продукт
жизнедеятельности клеток

что обр азую т кровяны е сгустки, закуп ори ваю щ и е
повреж денны е сосуды). О стал ьное приходится
на эритроциты , л ейкоциты и тромбоциты .

> Цвет крови
Кровь красная, потому
что большинство ее
клеток содержат богатый
железом пигмент
гемоглобин. В легких он
связывается с кислородом
и переносит его
к клеткам. У некоторых
беспозвоночных для
этого служит богатый
медью гемоцианин,
придающий их крови
голубую окраску.

W

V

<^ >&
1

Кровь44^ * Гемоглобин придает
человека крови красный цвет Лейкоциты

Лейкоциты,белые
кровяные тельца,
составляют V 20 часть
клеток крови. Защищают
организм от болезней

•

•
•

•

Г
11

.
УС* •

ф

Г 9

Ш

яш явиш вшш ш яяяяш ш яящ яш ш ш ш т ш яят яяш яяшяш ш ш ш

Кровь омара

В крови присутствует
гемоцианин

Эритроциты — самые
многочисленный клетки
крови, в каждом
миллилитре их 5 млрд

V Эритроциты
Гемоглобин содержится
в эритроцитах (красных
кровяных тельцах), которые
и разносят кислород
по телу. Вогнутый центр
этих клеток увеличивает
площадь поверхности,
поглощающей кислород.

ТРАНСПОРТНЫЕ

Проводящие ткани растений,
В растениях ж идкости перемещ аются по провод ящ им
тканям двух ти п ов — ксилеме и флоэме. П о жестким
сосудам ксилемы от корней к листьям течет вода
и растворенны е в ней минералы. Флоэма несет
образовавш иеся в листьях питательные вещества
(сахара) к другим частям растения. П роводящ ие
элементы ксилемы и флоэмы состоят из сильно
удлиненных и открытых с обеих с тор он клеток,
образую щ их длинны е трубки, по которым
и перемещ аются жидкости.

Из сока, текущего
по флоэме сахарного
тростника, каждый год
добывается свыше
100 млн тонн сахара.

СИСТЕМЫ

Сосуды ксилемы состоят
из прочных клеточных стенок
мертвых клеток
Жидкость, текущая
по флоэме, называется
соком
Ксилема проводит воду

37

< Проводящий пучок
Ксилема и флоэма
объединяются
в проводящие пучки.
Они не только
обеспечивают транспорт
жидкостей, но и служат
опорой растению.
Древесина деревьев —
это старые сосуды
ксилемы, переставшие
проводить воду.

Флоэма несет сахара
от листьев к другим
частям растения

V Транспорт воды и сахаров
Синтезированные в листьях сахара по трубкам
флоэмы перемещаются к другим частям
растения. Вода поднимается от корней
к листьям по сосудам ксилемы под действием
корневого давления и транспирации
(испарения воды листьями).

Р Е АЛЬ НЫЙ МИР

Секвойя
Гигантские калифорнийские секвойи (внизу)
идругие самые крупные деревья нашей
планеты могут достигать в высоту 110 м.
По мнению ученых, это почти предельное
значение их роста: с высотой давление водяного
столба в ксилеме неуклонно падает и дереву

Солнечный свет
обеспечивает фотосинтез,
а также заставляет листья
испарять воду

Вода поднимается
по стеблю, чтобы
компенсировать
потери влаги

все труднее протолкнуть воду к верхушке.
Известно, что ветви на вершине деревьевгигантов страдают от недостатка влаги.

Ветер уносит влажный воздух
и приносит сухой;это усиливает
транспирацию, так как вода
быстрее испаряется в сухом
воздухе

Вода всасывается
в корни (и ксилему)
в результате осмоса
(см. с. 24)

Корневые волоски
увеличивают
поверхность,
всасывающую воду

38

БИОЛОГИЯ

Передвижение

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ
Рыбы, амфибии и рептилии

58-59 >

ЖИВЫЕ СУЩЕСТВА ПЕРЕДВИГАЮТСЯ РАЗНЫМИ СПОСОБАМИ.

Млекопитающие и птицы

60-61 >

Системы органов

62-63>

Организмы передвигаются, изменяя форму своего тела. У сложно
устроенных животных эти изменения обеспечиваются мышцами —
пучком белковых волокон, сокращения которых приводят
в движение различные части тела.

Способы передвижения
Ж ивотные передвигаются, чтобы найти пищу,
полового партнера или избежать опасности.
С п о с о б передвиж ения зависит от формы
и разм еров тела животного, а также
от окруж аю щ ей среды. М н о ги е одноклеточны е
организмы (больш инство про тистов
и водорослей) перемещ аю тся с пом ощ ью
ж гутиков или ресничек. Растения
повор ачиваю т к солнцу листья и цветки.

А Рытье
У роющих животных —
либо мощные конечности,
чтобы рыть, либо тонкое
тело, чтобы протиски­
ваться в толще грунта.

А Дрейф по волнам
Португальский
кораблик носится
по поверхности моря,
гонимый ветром
и волнами.

А Полет
Крылья создают подъемную
силу и тягу. Крылья птиц
и летучих мышей — это
видоизмененные конечно­
сти, а крылья насекомых —
выросты стенки тела.

А Дрейф в воде
Многие планктонные
организмы способны
к активному плаванию,
но чаще они дрейфуют
в толще воды с течениями.

А Брахиация
Чтобы передвигаться
в кронах деревьев,
подвешиваясь к веткам,
обезьянам нужен
крупный мозг
и сильные конечности.

А Активное плавание
Водные животные,
способные к активному
плаванию в толще воды,
называются нектонными
организмами (нектоном).

А Ходьба
Большинство наземных
животных ходят на четырех
конечностях, хотя некоторые
могут недолго ходить
на двух. Люди и птицы —
существа двуногие.

А На одном месте
Некоторые животные
проводят жизнь на одном
месте, обычно под водой,
захватывая пищу ловчими
щупальцами.

Движение змеи
Змеи пр о и зош ли от четверон огих рептилий, но их предки
со временем утратили конечности. Чаще и бы стрее всего змеи
ползают, изгибая свое тело из сторон ы в сторону.

Тело змеи огибает
неровности почвы

А 1. Подтягивание
Тело змеи образует широкие
петли; его задняя часть
подтягивается к голове.

Наружный край петли
отталкивается от грунта

►

А 2. Вытягивание
Тело змеи выпрямляется,
отталкиваясь изгибами
от неровностей земли.

Мышцы наружного края
сокращаются, распрямляя
тело

Задняя петля
теперь там,
где была передняя

Распрямившаяся передняя
часть тела движется вперед

А 3. Продвижение
Голова перемещается вперед,
и вся последовательность
движений начинается сначала.

ПЕРЕДВИЖЕНИЕ

Бицепс
сокращается

39

Пары мышц

Бицепс
расслабляется

С окращ аясь (укорачиваясь), мышцы м огут тянуть за собой
кости, но не толкать их. Н о все части тела способны двигаться
в противопол ож н ы х направлениях. Это связано с тем, что
мышцы обы ч но согласованно работаю т парами. Так, например,
одна мышца сгибает руку в локтевом суставе, а другая —

Трицепс
сокращается

■ 1Г
х Предплечье
поднимается
-Трицепс
расслабляется

Л Сгибание
Сокращаясь, бицепс тянет
кости предплечья вверх,
то есть сгибает руку в локте.

разгибает ее. Такие мышцы называются антагонистами.
Рука
выпрямляется .
Сокращение продольных мышц,
соединяющих концы тела, может
придать ему форму шара

Л Разгибание
Когда трицепс
сокращается, бицепс
расслабляется; кости
предплечья опускаются,
то есть рука выпрямляется.

Сокращение кольцевых
мышц, опоясывающих тело,
может сжать его в трубку

Сокращение продольных м ышц
только с одной стороны тела
превращает его в полумесяц

Л Сгибание
У членистоногих пары
мышц прикреплены
к их жесткому
экзоскелету изнутри.

в области суставов — подвижных
соединений отдельных его частей
(например, крыльев или члеников ног).

А Гидростатический скелет
Скелет червей и других животных с мягким телом образован
полостью, заполненной жидкостью и окруженной мышцами.
Объем полости постоянен, но благодаря сокращению
и расслаблению мышц ее форма может изменяться.

Мышечное сокращение
Мышца

Мышечный
пучок
Пучок состоит
из нескольких мышечных
клеток(волокон)

М ы ш ечная клетка имеет ф орму дл инно го волокна и в бедре
человека может достигать длины 30 см. О на содерж ит сотни ядер
и несколько пучков миофибрилл, состоящ их из двух типов тонких
белковых нитей (филаментов) — м иозиновы х и актиновых.
М ы ш ечная клетка (мышечное волокно) укорачивается
(сокращается), когда эти нити сближаются и начинаю т скользить
относител ьн о друг друга. В результате од н о вр ем ен н ого
сокращ ения волокон сокращ ается и вся мышца в целом.

Мышечные волокна
состоят из пучков
миофибрилл

Актин

Тонкая нить (актин)

Толстая нить (миозин)

Г сокращении мышцы
При
актиновые нити сближаются

А Строение мышцы
""'— Миозин
Каждая мышца состоит из многочисленных мышечных клеток
(волокон), объединенных в пучки. Мышечные клетки, в свою
очередь, состоят из многочисленных крошечных
цилиндриков — миофибрилл, образованных филаментами —
длинными нитями двух белков (актина и миозина).

А Актин и миозин
Когда мышца получает электрический сигнал от нерва,
тонкие актиновые филаменты начинают скользить
по толстым миозиновым нитям и сближаться друг с другом.
В результате миофибрилла укорачивается. Когда белковые
филаменты расходятся, мышца расслабляется.

40

БИОЛОГИЯ

Чувствительность
ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ ВОСПРИНИМАЮТ ОКРУЖАЮЩУЮ
СРЕДУ ПО-РАЗНОМУ.
Почти все живые существа способны воспринимать свет, звуки
и запахи. Это позволяет им надлежащим образом реагировать
на внешние угрозы, что повышает их шансы на выживание.

Тропизмы

< Фототропизм
Солнечный свет угнетает
выработку гормонов
роста — ауксинов. Клетки
на теневой стороне стебля
активно вырабатывают его
и быстро удлиняются,
а на солнечной стороне
остаются короткими.
В результате побег растет
в сторону источника света.

Растения, как и животные, чувствительны
к воздействию различны х ф акторов и реагирую т
на них ростовы м и движ ениями тех или иных органов.
Эти движения называются тропизмам и. Семена
чувствительны к гравитации (геотропизм), поэтому
их корни р астут вниз. О ни тянутся в с то р о н у воды
(гидротропизм), а стебли — в с то р о н у света
(фототропизм). Благодаря ф ототропизм у точка роста
(меристема) поворачивается к солнцу, и побег
начинает бы стрее расти в его направлении.

Конусовидная линза
фасетки улавливает
малейшее движение

Пигментные клетки
не дают свету попадать
на другие линзы

> Сложный глаз
У членистоногих
глаза состоят из тысяч
крошечных линз
(фасеток). Каждая
фасетка формирует
изображение небольшой
части пространства, а мозг
складывает из них всю картину.

Рабдом («зрительная
палочка») направляет
свет к клетке сетчатки

Органы чувств
животных
Ж ивотные обладают осязанием,
обонянием, зрением, слухом
и вкусом, но иногда их органы
чувств устроены иначе, чем
у человека. Кузнечик воспринимает
звуки с пом ощ ью особы х пере­
по нок на ногах, комнатная муха

Клетки сетчатки
воспринимают свет

пробует пищ у на вкус лапками,
а ночные бабочки распознают

Сигнал передается
нервной клетке

запахи перистыми усиками.
У некоторых животных есть органы
чувств, которых нет у людей.

Термочувствительная

Л Ампулы Лоренцини
У акул есть электрорецепторы,
улавливающие слабые
электрические поля,
создаваемые мышцами других
животных. Это позволяет им
находить жертв в мутной воде.

Л Усы
Сверхчувствительные волосы
(вибриссы) млекопитающих
помогают ориентироваться
в темноте. Они шире головы
и сразу же сообщают им
о сужении пространства.

Л Боковая линия
Рыбы воспринимают колебания
воды, вызываемые течениями
или другими животными,
с помощью органов боковой
линии. Они тянутся под кожей
по обеим сторонам тела.

Л Термолокаторы
На морде питонов и гадюк
имеются термочувствительные
ямки — маленькие углубления,
улавливающие инфракрасные
лучи (тепло), испускаемые
теплокровными животными.

41

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ

Синаптический
пузырек

Нервная клетка

Направление
движения
пузырьков

Органы чувств посы лаю т сигналы в мозг
в виде бегущ их по нервам электрических

Синаптическая
бляшка

импульсов. Нервы состоят из пучков
волокон — д линны х отр остков нервны х
клеток (нейронов). Эти отростки
называются аксонами и, сл о вн о провода,
передают возникаю щ ие в нейронах
сигналы другим нервны м клеткам.

Терминаль
(окончание) аксона,

< Синапс
Передачу нервных сигналов
между нейронами обеспечивают
особые химические вещества —
нейротрансмиттеры (нейромеди­
аторы). Они высвобождаются
в узкую щель между нейронами.
Крошечная область контакта
между нейронами называется
синапсом.
Аксонная терминаль
другого нейрона

Молекулы нейротрансмиттера
высвобождаются из синаптической
бляшки за счет экзоцитоза (см. с. 24)

Дендрит

Дендрит
разветвляется
на более тонкие
отростки

Сигнал передается
следующему нейрону

Ядро нейрона

Миелиновая оболочка аксона
облегчает проведение сигнала

> Нейрон
От тела нервной клетки отходит один
длинный аксон и множество коротких
отростков — дендритов. Они принимают
сигналы от других нейронов и, как правило,
образуют связи со многими соседними
нервными клетками.

Нейрон
Тело нейрона

*

Рефлекторные движения
Так называются не прои звольны е движения, соверш аем ы е
нами в результате сокращ ения скелетных мышц
(например, отдергивание руки от о с тр о го предмета).
Чувствительные нейроны, воспри ним аю щ ие укол,
посылают сигналы в спинн ой мозг, а он, в свою очередь,

5. Палец отдергивается
от источника боли

посылает по двигательным (моторным) нейронам
сигналы мышцам, заставляя их отдернуть руку. С п и нно й

4. Двигательный нейрон
дает мышце команду

мозг посылает сигнал о боли в головной мозг, но он
достигает его уже после того, как мы отдернули руку.
Таким образом, головной мозг в осущ ествлении
рефлекторных движений не участвует.

> Рефлекторная дуга
Это путь нервного импульса, отвечающего
за рефлекторную реакцию. Сенсорный
(чувствительный) нейрон посылает сигнал
в спинной мозг. Здесь сигнал передается
моторному (двигательному) нейрону, который
связан с мышцами и заставляет их двигаться.

1. Палец касается источника
боли (острой иголки)

2. Сенсорный нейрон посылает
сигнал в спинной мозг

мозге сигнал
передается
двигательному
нейрону

42

БИОЛОГИЯ

Размножение I

СМ ОТРИТЕ ТАКЖ Е

< 22-23 Строение клетки
<25 Клеточное деление

РАЗМНОЖЕНИЕ ОБЕСПЕЧИВАЕТ СУЩЕСТВОВАНИЕ ВИДА.
Без размножения жизнь на Земле очень скоро прекратилась бы.
Живые организмы растут, питаются и борются за существование,
для того чтобы оставить после себя потомство.

Бесполое размножение
Бесполое разм нож ение — это создание организм ом точной копии
сам ого себя без участия по ло вого партнера. О бразую щ аяся копия
генетически идентична родителю, то есть представляет собой его клон.
Бесполое разм нож ение — бы стры й и эффективный способ увеличения
численности. Н о поскольку все потом ки идентичны родителям,
они наследуют от них все нежелательные признаки.

V Почкование
Одна из форм бесполого размножения, когда отделившаяся
от родителя часть тела превращается в самостоятельный
организм. Почкованием размножаются многие грибы, низшие
растения и некоторые животные (например, гидра).

Размножение человека

72-73 >

Эволюция

80-81>

Генетика I

84-85 >

Все ящ ерицы -бегуны —
самки, но перед
откладыванием яиц они
старательно изображают
«спаривание».

V Вегетативное размножение
Некоторые растения размножаются особыми отростками корней
(корневыми отпрысками) или побегов (столонами, или «усами»).
На некотором расстоянии от материнского растения ус укореняется
и вскоре превращается в самостоятельное молодое растение.

образуется почка

> Спорогенез
Грибы, примитивные
растения (папоротники
и мхи) и даже некоторые
черви-паразиты
размножаются
спорами — особыми
клетками или группами
клеток, дающими начало
новым организмам.

Гриб-дождевик
выбрасывает
споры

> Партеногенез
Это форма размножения,
при которой потомство
появляется из неоплодотворенных яиц. С помощью
партеногенеза, например,
весной и летом размножаются
тли. Появляющиеся на свет
самки — миниатюрные
копии своих матерей.
/

РАЗМНОЖЕНИЕ

Половое размножение
При половом разм нож ении два
родителя смеш иваю т свои гены,
так что каждый из их потом ков
получает уникальны й набор

1. Интерфаза
Набор Хромосом от матери (синие)
и отца (красные) — для примера
показаны четыре хромосомы <

признаков. У каждого родителя
при этом образую тся половы е клетки,
или гаметы. О бы чны е клетки тела
содержат д войн ой (полный) набор
генов, а гаметы — по одному.
В процессе оп ло д отво р ени я
две гаметы сливаются, образуя
зиготу — первую клетку нового
организма.

Яйцеклетка

2. Профаза

т

43

< Мейоз
Гаметы образуются в результате
особого типа деления клеток —
точнее, в результате двух
последовательных делений клеток.
При первом делении число
хромосом уменьшается вдвое.
Механизм второго деления почти
идентичен митозу (см. с. 25).

Хромосомы удваиваются,
превращаясь в пары
хроматид, и обмениваются
своими участками (генами)

Мембрана ядра растворяется,
и пары хроматид выстраиваются
по экватору клетки

К парам хроматид
прикрепляются
микротрубочки,
соединяющие их
с полюсами клетки

Хромосомы
хранятся в ядре

;

I

Микротрубочки
растаскивают
пары хроматид
к противоположным
полюсам клетки

Анафаза
X

X

- ___________ х

Сперматозоид

5. Телофаза
Л Сперматозоид и яйцеклетка
Мужская гамета называется сперма­
тозоидом, женская — яйцом, или
яйцеклеткой. Они содержат лишь
половинные наборы хромосом (генов).
Поскольку цель сперматозоида —
доставить гены в яйцеклетку, он очень
мелкий и подвижный. Напротив, яйцо
очень большое и содержит питательные
вещества, необходимые для развития
нового организма после оплодотворения.

Поперек клетки
формируется мембрана

X

Каждая дочерняя
клетка обладает
уникальным
набором генов,
_____
отличным от других
дочерних клеток
и родительской
' '
клетки — «._______ ^

V Второе деление
При втором делении в каждой
из дочерних клеток хромосомы
снова разделяются. После
этого вновь формируются
клеточные мембраны и ядра;
в результате возникают четыре
________] уникальные
I клетки, в которых
хромосом ровно
вдвое меньше, чем
в родительской
клетке.

Развитие животных
Н овом у ор гани зм у (эмбриону), возникш ем у посл е оп л о д отво р е н и я яйца, нуж но расти
и развиваться, пока он не смож ет начать сам остоятельную жизнь. С п особ ы развития яиц
и эм бр и он ов у ж ивотны х опред еляю тся особе н н остя м и их биол огии и среды обитания.

> Стратегии развития
Небольшие существа, которым
постоянно угрожают хищники, быстро
дают многочисленное потомство.
Крупные и хорошо защищенные
животные производят на свет
немногочисленных детенышей,
но долго заботятся о них.

Стратегия

Пояснение

Пример

Наружное оплодотворение

Отложенные яйца оплодотворяются во внешней среде

Рыбы, жабы

Внутреннее оплодотворение

Яйца оплодотворяются в теле самки сперматозоидами самца

Примеры см. ниже

Яйцерождение

Яйца оплодотворяются в теле самки, а затем откладываются в гнездо

Птицы

Яйцеживорождение

Детеныши выходят из яиц в теле самки перед появлением на свет

Некоторые ящерицы

Живорождение

Детеныши развиваются в особом органе материнского тела — матке

Многие млекопитающие

44

БИОЛОГИЯ

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ

Размножение II

< 22-23 Строение клетки

В ПРОЦЕССЕ ЭВОЛЮЦИИ ЖИВОТНЫЕ И РАСТЕНИЯ
ВЫРАБОТАЛИ МНОЖЕСТВО СТРАТЕГИЙ РАЗМНОЖЕНИЯ.

Жизненные циклы

46-47 >

Растения

54-55 >

Для более эффективного воспроизводства растения и животные используют
самые разнообразные стратегии, в том числе смену пола и использование
других организмов для выкармливания и расселения собственного потомства.
<\ Синеголовый губан

Гермафродиты

Как и многие другие рыбы,
губаны — последовательные
гермафродиты: чаще они
рождаются самками,
но позднее — особенно если
в популяции мало самцов —
могут изменить и пол,
и окраску.

П оловы е клетки образую тся в половы х
органах — гонадах. Ж енские гонады —
яичники, мужские — семенники.
Гермафродиты — это животные,

Большинство
молодых
рыб — самки

которые на протяж ении жизни м огут
иметь гонады о б о и х типов. Д ождевые
черви и улитки называются
синхронны м и гермафродитами:
у них мужские и женские гонады
пр исутствую т одноврем енно.
Но для разм нож ения они, как правило,

Название виду
дала окраска
головы у самцов

подыскиваю т п о ло вого партнера.

Сумчатые
У больш инства м лекопитаю щ их эм брион

Мать садится на землю и вылизывает
в шерсти «дорожку», чтобы малышу было
легче добраться до сумки

развивается в матке и получает кислород
и питательные вещества через плаценту,
связы ваю щ ую организм ы матери
и зародыша. Их детеныши рож даются
хо р о ш о сф орм ированны м и и готовыми
к сам остоятельной жизни. Детеныши
сумчатых зверей, у которы х плаценты нет,
появляются на свет очень маленькими
и слаборазвиты м и и продолж аю т развитие
в сумке на животе у матери.

> Кенгуру
Кенгурята рождаются всего через месяц
внутриутробного развития. Появившись
на свет, они совершают опасное
путешествие из родового канала в сумку
матери, цепляясь за ее шерсть.

Длина тельца

новорожденного
кенгуренка составляет
всего 2 см, а вес — менее 1

Детеныш цепляется за шерсть
передними лапами (задние лапы
у него недоразвиты)
В сумке детеныш
находит сосок,
из которого не менее
стадией пьет молоко

Через несколько
месяцев кенгуренок
начинает выбираться
из сумки

Сумка

РАЗМНОЖЕНИЕ

45

II

Цветковые растения

Плоды и семена

Цветок — ор ган сем енн ого разм нож ения растений. В цветке имеются

П осле оп л о д о тв о р е н и я яйцеклеток

мужская и женская части. Тычинки о б р а зую т пыльцу, сод ерж ащ ую мужские

в завязи цветка образую тся семена —
зарод ы ш и будущ их растений,

половы е клетки, а завязь в его центре сод ерж ит яйцеклетки. О стал ьны е
структуры цветка служ ат для привл ече ния опы лителей или по м огаю т
пыльце попад ать на ры льце пл одолистика (пестика), откуда мужские
половы е клетки см о гу т д обраться до завязи.

> Опыление животными
Яркие лепестки и сладкий запах
цветка привлекают насекомых,
прилетающих пить нектар —
сладкую жидкость, образующуюся
в центре цветка. При этом
к насекомым прилипает клейкая
пыльца с тычинок, которую они
переносят на рыльце другого
цветка.

В пыльнике тычинки образуются пыльцевые
зерна (мужские половые клетки)

снабж енны е крош ечн ы м корешком,
стеблем и запасом пищи. Стенки завязи,
окр уж а ю щ и е семена, разрастаю тся
в плод. Плоды растений вы полняю т
м н ож е ство важных функций.

Гипокотиль (стебель)

Семядоля

Пыльцевое зерно попадает
на рыльце, и его содержимое
направляется по столбику
к завязи
Столбик

Тычинки расположены
вокруг плодолистика
(пестика)

Д Семена
При благоприятных условиях семя
прорастает — из-под семенной кожуры
появляются зародышевый корешок
и стебель. Энергией для роста
их обеспечивает семядоля (в некоторых
семенах их две) — зародышевый лист
с запасом крахмала.

В завязи происходит
оплодотворение
яйцеклеток
и образуются семена
Чашелистики защищают
еще не распустившийся
цветок — бутон
лепестки привлекают
животных-опылителей

4 Крошечные
пыльцевые зерна
разносятся ветром

Цветки, опыляемые
ветром, не пахнут

< Опыление ветром
Пыльцу многих растений с цветка на цветок переносит
ветер. Обычно такие растения образуют огромное
количество крошечных пыльцевых зерен (пыльцы).
Большинство из них теряется, но часть попадает
на рыльца цветков соответствующих растений
и осуществляет их опыление. Поскольку
ветроопыляемым растениям животные-опылители
не нужны, их цветки обычно невзрачные.

Ягода

Крылатка
клена

Кокос

Д Типы плодов
Главная функция плода — защитить
семена и помочь им оказаться подальше
от материнского дерева. Сладкие плоды
(например, ягоды) поедают животные,
позднее избавляясь от семян с пометом.
Крылатки клена разносит ветер,
а кокосы — волны и морские течения.

46

БИОЛОГИЯ

Жизненные циклы

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ
{ 45 Плоды и семена

В ПРОЦЕССЕ РАЗВИТИЯ ВСЕ ЖИВЫЕ СУЩЕСТВА
ПРЕТЕРПЕВАЮТ ГЛУБОКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ.

Растения

54-55 >

Экосистемы

74-75 >

В начале жизни все многоклеточные организмы активно
растут. Достигнув «взрослых» размеров и половой зрелости,
они приступают к размножению.

Прорастание

Зародышевая почечка

В семени содержится зародыш будущего

Зародышевый корень

Семядоля

Семенная
кожура

растения с зародыш евы м кореш ком
и стеблем. Зароды ш евы й лист, или
семядоля, обеспечивает м олодое

Семядоля

растение пищ ей в сам ом начале жизни —
во время прорастания. П р орастани е
иници ирую т условия внеш ней среды.

А Проросток
Для прорастания семенам
требуются вода, свет и кисло­
род. Растущий корешок
разветвляется, чтобы эффек­
тивнее поглощать влагу,
а удлиняющийся стебелек
выносит на солнце семядолю.

К числу наиболее обы чны х факторов,
стим улирую щ их п р о р астан и е семян,
относятся удлинение светового дня с п р и ­
ближением весны, изменение тем перату­
ры, обилие влаги и даже сильное
нагревание во время л есного пожара.

Корневые
волоски
помогают
поглощать /
воду
/
из п о ч в ы '

7

^

Боковые
корни

Л

Жизненный цикл растений
Все цветковые растения образую т семена, но их ж изненны е циклы сильно различаются.
Так, однолетние травянисты е растения прорастают, дают семена и отм ираю т в течение од ного года.
Двулетники (например, морковь) в первы й год ж изни растут и запасаю т питательные вещества,
а на второй зацветаю т и дают семена. М ноголетники ж ивут дольш е двух лет и регулярно дают семена.

V Однолетники (горох)
Семена многих травянистых растений
на зиму остаются в почве, а весной
быстро прорастают и начинают цвести.
Прежде чем умереть, растения оставляют
в земле новые семена.

f

V Двулетники (морковь)
В первый год жизни морковь образует
корнеплод с запасом питательных
веществ, который переживает зиму после
отмирания листьев. Следующей весной
корнеплод обеспечивает рост листьев
и стебля, на котором образуются цветки
и семена. После этого растение умирает.

Семя переживает зиму

Животные закапывают
желуди в землю

В первый год морковь
образует корнеплод

/

1 Растение цветет
несколько месяцев

V Многолетники (дуб)
В первый раз дуб обычно зацветает через
20-30 лет после прорастания. Его плоды
(желуди) распространяют животные. Зимой
дерево находится в состоянии покоя,
а в конце весны снова дает листья и цветки.

На второй год м орковь^
дает новые побеги *

Листья на зиму отмирают
(теперь корнеплоды
можно собирать)

Осенью опадают
листья

ЖИЗНЕННЫЕ

ЦИКЛЫ

47

Метаморфоз
Волосатая гусеница

Животные, дающие м ногочисленное
потомство, рискую т конкурировать

Чтобы превратиться во взрослых бабочек,

за пищ у с собственными детенышами.

волосатым гусеницам одного из вида медведиц,
обитающего в арктических регионах Северной
Америки, могут потребоваться долгие годы. Зимой
они полностью промерзают, а потом оттаивают

М ногие насекомые избегают этого
благодаря личиночной стадии, когда их
личинки сильно отличаются внешним
видом и повадками от родителей. Чтобы

и за короткое арктическое лето успевают
перелинять только один раз. Лишь через 14 лет,
претерпев 14 линек, гусеница превращается
в куколку, а затем в бабочку.

превратиться во взрослых особей, такие
личинки должны претерпеть полное
превращ ение (метаморфоз). Напротив,
личинки других насекомых напоминаю т
миниатюрные копии родителей, и их
превращ ение во взрослых животных

Появляется
взрослая особь

идет по типу неполного превращения.
Такие личинки называются нимфами.

> Неполный метаморфоз
Нимфа цикады выглядит как взрослое
насекомое, лишенное крыльев. Через
несколько месяцев она достигает
окончательных размеров. Во время
следующей линьки у нее появляются
крылья и половые органы, и она
превращается во взрослую, готовую
к размножению цикаду.

Последняя
линька

Взрослая цикада

Личинка
(нимфа)

Яйцо

Во время последней линьки
старый экзоскелет сбрасывается

> Полный метаморфоз
Вылупившаяся из яйца гусеница
невероятно прожорлива. Она
несколько раз линяет и, достигнув Яйцо
определенных размеров,
превращается в куколку: окружает
себя твердой шкуркой (коконом)
и перестает двигаться. В куколке
происходит полная перестройка
организма гусеницы, после которой
на свет появляется бабочка.

Куколка

Взрослая бабочка

Личинка (гусеница)

отпугивают хищников
появляется бабочка

Стратегии размножения
Чтобы обеспечить выживание потомства
и пом очь ему достигнуть половозрелости,

Животное

животные используют различные
стратегии. Главные из них — произвести

Л осось

Стратегия

Преимущества

К аж д ы й год о тк л а д ы в а е т

М а л ь к и бы стр о

В зр о сл ы е р ы бы гибнут

ты с я ч и яи ц

расселяю тся

от и стощ ени я,

по вод оем у, и часть

б о л ь ш и н с тв о м а л ь к о в —

их всегда в ы ж и в а е т

от х и щ н и к о в

Раз в не скол ько лет л ь в и ц а

У л ь в я т м но го ш ансов

Д л и те л ь н ая забо та всего

р о ж д а е т по 1 -2 л ь ве нка;

д ости чь зрелости; они

о не ско л ьки х д етены ш ах

м а т ь заб о ти тся о них,

п о м о гаю т м атери

м о ж е т о казать ся

пока они не стан ут

растить и за щ и щ а т ь

нап расн ой

в зр о с л ы м и

м ал ы ш е й

на свет как мож но больше детенышей,
а потом оставить их на произвол судьбы

Недостатки

или дать нем ногочисленное потомство,
но окружить его родительской заботой.
Лев

> Плюсы и минусы
У обеих репродуктивных стратегий есть
свои преимущества и недостатки. Все
зависит от места животного в пищевой
цепи и среды его обитания.

Гормоны

СМ ОТРИТЕ ТАКЖ Е

ГОРМОНЫ — СИГНАЛЬНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА, ВЛИЯЮЩИЕ
НА РАБОТУ МНОГИХ ОРГАНОВ ТЕЛА И ЕГО МЕТАБОЛИЗМ.
У сложно устроенных существ гормоны регулируют рост, метаболизм,
подготовку тела к физической активности или сну. Их вырабатывают
особые органы — эндокринные железы.

Железы
Железы — это небольш ие органы, выделяющие различные вещества (секреты).
Экзокр ин ны е железы вы свобож даю т секреты во внеш ню ю среду или в полости
тела. Это потовые, слю нны е железы и простата, вы рабатывающая сем енную
жидкость. Гормоны вырабатываются эндокринны м и железами, вы брасы вающ ими
свои секреты прям о в кровь, которая затем переносит их к соответствую щ им
органам (органам-мишеням).

< 34-35 Выведение отходов
<36-37 Транспортные системы
< 38-39 Передвижение
Радиация

> Гормоны
человека
Показанные здесь
железы выделяют
гормоны,
участвующие
в различных
процессах
человеческого
организма.

189 >

Эпифиз
(шишковидное тело)
образует мелатонин,
вызывающий сон

Гипофиз вырабатывает
гормоны, влияющие
на образование мочи,
грудного молока и многие
другие процессы

> Мелатонин
Этот гормон вырабатывается
эпифизом (шишковидной
железой) головного мозга.
Его секреция зависит
от времени суток. У людей
он высвобождается вечером,
подготавливая тело ко сну
и делая нас сонными.
А ночных животных
мелатонин будит.

> Адреналин
Этот мощный гормон
вырабатывают надпочечники.
Он подготавливает организм
к стрессу (реакция «бей или
беги»). Выброс адреналина
в кровь вызывает прилив
энергии и готовит мышцы
к усиленной работе. Некоторые
эффекты адреналина описаны
в таблице.

- n il

< 24-25 Работа клетки

Щитовидная железа
производит тироксин,
контролирующий скорость
метаболизма

Эффект

Объяснение

Цель

П обл ед нени е

Суж аю тся кр о ве н о сн ы е

К р ов ь пр и те кае т к со к р а­

кож и

сосуды в кож е

щ аю щ им ся м ы ш ц ам

У ч ащ е нно е

Сердце п р о к а ч и в а е т

Кислород бы стрее

се рд цебиение

б о л ь ш е кр о ви

д ости гае т м ы ш ц

Тяж елое

У ве л и ч и вае тся о б ъ е м

П о вы си ть пр и то к

д ы х ан и е

вд охов

ки сл ор о да

Надпочечники секретируют
адреналин, помогающий
преодолевать стресс.

Поджелудочная железа
вырабатывает инсулин,
понижающий уровень
глюкозы в крови *___ ^

Уровень
сахара
растет

Добавляет сахар
в кровь

Выброс
инсулина

Глюкагон

Инсулин

УдаЛяетсахар из крови

Выброс
глюкагона

< Инсулин
Этот гормон
вырабатывается
поджелудочной железой.
Его главная функция —
превращение глюкозы,
поступающей в кровь
после еды, в гликоген —
главный резервный
углевод организма.
Это происходит в печени.
Если уровень сахара
в крови падает, другой
гормон, глюкагон,
запускает обратный
процесс — превращение
гликогена в глюкозу,
чтобы обеспечить
организм топливом.

Уровень
сахара
падает

Терморегуляция
Наш организм поддерж ивает по стоянн ую тем пературу тела,
чтобы не менялась скорость метаболизма. В холод тело
долж но эконом ить тепло, а в ж ару отдавать его излишки
в окруж аю щ ую среду. С о во ку п н о сть ф изиологических
процессов, обеспечиваю щ их поддерж ание постоянн ой
тем пературы тела, называется терморегуляцией.

V Тепло или холодно
Терморегуляция подчиняется основным законам теплопередачи.
Тепло покидает тело через кожу, согреваемую теплой кровью,
и за счет испарения с нее пота. В стужу многие животные сокра­
щают поверхность тела и теплопотери, сворачиваясь клубком.
В жару

В холод

Вазодилатация

Вазоконстрикция

К р ов ен осны е сосуды в кож е

К р ов ен осн ы е сосудьцсуж аю тся,

ра сш и р я ю тся , ч тоб ы тепл о

у м е н ь ш а я п р и то к кр о ви к кож е

у ход и л о в во здух

и потери тепла

Потение

Дрожь

И сп ар я ю щ и й ся с кож и пот

Бы стро со кр ащ аю щ и е ся м ы ш ц ы

уноси т тепло

вы р а б а ты в а ю т теплоту

сахара в крови

Пилорелаксация

Пилоэрекция

Волосы пр и ж аты к телу, позволяя

«Гусиная кожа». Волосы встаю т

ветру о х л аж д ать кож у

д ы бом , зад е р ж и в ая слой теплого
воздуха у кож и

А Тестостерон
Мужской гормон, вырабатываемый
семенниками (яичками) — мужскими
половыми органами. Тестостерон
не только контролирует выработку
спермы, но и определяет внешние
мужские признаки — обилие волос
на теле и мускулистость. Тестостерон
также повышает агрессивность
(но в драках он не помогает).

А Эстроген
Женский гормон, вырабатываемый
яичниками. Он участвует в созревании
яйцеклеток, ежемесячно подготавливая
их к возможному оплодотворению.
Эстроген отвечает также за развитие
вторичных половых признаков
у женщин во время полового
созревания — молочных желез
и лобковых волос.

Растягивание

Съеживание

Р астягивание тела у ве л и чи вает

С ъ еж и ван и е тела у м е н ь ш а е т

поверхность, с которой уходит

п о ве р х н о с ть кож и, с которой

тепло

у ход и т тепло

У человека, попавшего в ледяную
воду, пульс замедляется, а кровь
поступает лишь к жизненно важным
органам; в результате такой
экономии кислорода человек может
несколько минут не дышать.

50

БИОЛОГИЯ

Болезни и иммунитет

СМ ОТРИТЕ ТАКЖЕ

< 24-25 Работа клетки
< 26-27 Грибы и одноклеточные

ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ БОЛЕЗНЕЙ ОРГАНИЗМ РАСПОЛАГАЕТ
БОГАТЫМ ВЫБОРОМ ЭФФЕКТИВНЫХ СРЕДСТВ.

Системы органов

62-63 >

Иммунная система — это совокупность органов, тканей и клеток, защищающих
организм животных и человека от пагубного воздействия проникших в тело
микробов, ядовитых веществ и других чужеродных агентов.

Патогены

Название

Тип патогена

Локализация

Симптом

Патоген — это лю бой агент, способны й вызвать

С тр еп то ко кк

Б акте ри я

Пораж ает кож у и горло

Б о л ь в горле

болезнь. Больш инство патогенов —
П л азм о д и й

П ро ти ст

Убивает клетки крови и печени

М алярия

О стр и ц а

К руглы й ч е р вь

Паразитирует в киш ечнике

Зуд в анусе

H1N1

Вирус

Пораж ает сосуды

Каш ель, л о м о та, л и х