Происхождение живых существ

В Средние века люди охотно верили в то, что гуси произошли от пихтовых деревьев, а ягнята рождаются из плодов дынного дерева. Начало этим представлениям, получившим название «Теория самозарождения», положил древнегреческий философ Аристотель. В XVII в. Ф. Реди высказал предположение о том, что живое рождается только от живого и никакого самозарождения нет. Он положил в четыре банки змею, рыбу, угря и кусок говядины и закрыл их марлей, чтобы сохранить доступ воздуха. Четыре другие аналогичные банки он заполнил такими же кусками мяса, но  оставил их открытыми. В эксперименте Реди менял только одно условие: открыта или закрыта банка. В закрытую банку мухи попасть не могли. Через некоторое время в мясе, лежавшем в открытых (контрольных) сосудах появились черви. В закрытых банках никаких червей обнаружено не было.

В XIX в. серьёзный удар по теории самозарождения нанёс Л. Пастер, предположивший, что жизнь в питательные среды заносится вместе с воздухом в виде спор. Учёный сконструировал колбу с горлышком, похожим на лебединую шею, заполнил её мясным бульоном и прокипятил на спиртовке. После кипячения колба была оставлена на столе, и вся комнатная пыль и микробы, находящиеся в воздухе, легко проникая через отверстие горлышка внутрь, оседали на изгибе, не попадая в бульон. Содержимое колбы долго оставалось неизменным. Однако если сломать горлышко (учёный использовал контрольные колбы), то бульон быстро мутнел. Таким образом, Пастер доказал, что жизнь не зарождается в бульоне, а приносится извне вместе с воздухом, содержащим споры грибов и бактерий. Следовательно, учёные, ставя свои опыты, опровергли один из важнейших аргументов сторонников теории самозарождения, которые считали, что воздух является тем «активным началом», которое обеспечивает возникновение живого из неживого.

Задание №2F55EF

Используя содержание текста «Происхождение живых существ», ответьте на следующие вопросы.

1) Какое оборудование использовал в своем эксперименте Ф. Реди?

2) Что было объектом исследования в опытах Л. Пастера?

3) Как на мясе в открытых банках могли появиться черви?

 СОСТАВ ПЧЕЛИНОЙ СЕМЬИ

В отличие от большинства других насекомых, пчёлы живут большими семьями, в которых насчитывается от 10 до 50 тысяч особей, а иногда и ещё больше. Семья пчёл называется роем. Рой складывается из трёх групп пчёл: рабочих пчёл, матки и трутней.

Основной группой пчёл являются рабочие пчёлы. По своей природе рабочие пчёлы – это самки со слабо развитыми органами размножения. Яйцеклад у них преобразован в ядовитое жало. Лишь в редких случаях рабочие пчёлы способны откладывать яйца, из которых выводятся исключительно трутни. Главное назначение рабочих пчёл состоит в том, что они сообща выполняют все работы по улью и при помощи своего ядовитого жала защищают его от непрошенных посетителей.

Кроме бесплодных рабочих пчёл, в пчелиной семье обязательно должна быть одна плодная самка – матка, которая, напротив, утратила способность к работе, не имея необходимых для этого приспособлений, и специализировалась только на откладке яиц. Она производит потомство в продолжении нескольких лет, откладывая в тёплое время года по 2–3 тысячи яиц в сутки. Строение тела матки соответствует её деятельности, и её легко отличить от рабочей пчелы по длинному брюшку, заключающему в себе сильно развитые яичники.

В летнее время в пчелиной семье бывает несколько сотен самцов, которые называются трутнями. Основное их предназначение – участие в размножении. Это крупные пчёлы, живущие за счёт пчелиной семьи и неспособные жалить. Жало у пчёл – это видоизменённый яйцеклад, и им могут обладать только самки. Трутни утратили способность работать и самостоятельно добывать себе пищу: у них нет приспособлений для сбора пыльцы и нектара. Поэтому перед зимовкой, когда заканчивается период размножения, а запасы питания не пополняются, рабочие пчёлы изгоняют трутней из роя, и они погибают.

• Задание №357B79

Используя содержание текста "Состав пчелиной семьи", ответьте на вопросы.

1) Какие группы пчёл выделяют в пчелиной семье?

2) Какие особенности строения характерны для матки?

3) Объясните, почему трутни могут находиться в рое только в летнее время?

• Задание №E617E8

Используя содержание текста «Состав пчелиной семьи», ответьте на следующие вопросы.

1) Какие функции в пчелиной семье выполняют рабочие пчёлы?

2) Каково число маток в пчелиной семье?

3) Какие пчёлы выводятся из оплодотворенных яиц?

 ПИЩЕВЫЕ ПРИСТРАСТИЯ

Чем больше съешь, тем меньше проживешь. Переедание сокращает жизнь животных и ускоряет старение. Однако для долгой жизни важно не только количество потреблённых калорий, но также их источник. Животные это прекрасно чувствуют и, когда имеют в своём распоряжении достаточное разнообразие кормов, умело их комбинируют. Коты, например, следят, чтобы не перебрать углеводов.

Изучением пищевых пристрастий у насекомых долгое время занималась группа французских учёных. В первых своих экспериментах они убедились, что если чёрных садовых муравьев кормить пищей, где соотношение белков к углеводам составляет 5:1, то они мрут как мухи. Исследователи задались вопросом, что именно им вредит: избыток протеинов или недостаток углеводов, и для его разрешения продолжили кормовые эксперименты. Учёные взяли шестьдесят четыре пластиковых чашек диаметром 10 см, и в каждую поместили по 200 рабочих муравьёв  Первая восьмёрка получала глюкозы столько же, что и в высокобелковом корме, а протеинов в пять раз меньше, чем углеводов. Вторая восьмёрка получила безуглеводный рацион с концентрацией белка 167 г/л, третья – оба корма на разных тарелочках. Ещё восьми группам достался исходный высокобелковый продукт 5:1. Насекомые, получившие корм с большим количеством белка, долго не протянули, на 50-й день в гнёздах не осталось ни одного живого муравья. Дольше всего, примерно 350 дней, просуществовали группы, которым предоставили оба вида корма- углеводный и чисто белковый. Они прекрасно составили себе рацион, наведываясь в основном к кормушке с глюкозой. Около 300 дней жили колонии, получившие еду с малым содержанием глюкозы и белков. Низкая концентрация углеводов муравьям не помешала. Недостаток глюкозы они компенсировали более активным её поеданием. Так что колония рабочих муравьев умеет регулировать своё питание так, чтобы продолжительность жизни была максимальной.

Задание №05A6F0

Используя содержание текста «Пищевые пристрастия», выполните задания и ответьте на вопрос.

1) Какую рабочую гипотезу проверяли французские учёные?

2) Вычислите количество муравьев, содержащихся на безуглеводном рационе, и погибших на 50 день эксперимента.

3) Что явилось главной причиной быстрой массовой гибели насекомых в эксперименте?

 ПЛОСКИЕ ЧЕРВИ

Плоские черви – древняя группа животных. Представлены они  свободноживущими ресничными  червями и паразитическими формами — сосальщиками и ленточными червями. Плоские черви – двустороннесимметричные животные.

У белой планарии есть органы чувств, но нет приспособлений для прикрепления к хозяину, таких как присоски или  крючки, которые есть у паразитических форм. Так, у взрослого печёночного сосальщика есть слаборазветвлённый  кишечник, ротовая и брюшная присоски. Личинка бычьего цепня снабжена 6 крючками. У свободноживущих червей менее прочные покровы по сравнению с прочной кутикулой паразитирующих видов. Цикл развития у ресничных простой и происходит без смены хозяев. Эти черви откладывают оплодотворенные яйца в коконы, из которых маленькие черви выходят наружу.  

Жизненный цикл  паразитических плоских червей происходит со сменой хозяев. Развитие первой личиночной стадии печёночного сосальщика происходит в улитке – малом прудовике. Хвостатая личинка плавает, а затем превращается в цисту и прикрепляется к траве. Пришедшие на водопой животные проглатывают цисты печёночного сосальщика. Развитие взрослой особи происходит уже в организме овцы или коровы.  Личинки бычьего цепня развиваются в организме коровы. Человек заражается цепнем, съев вместе с непрожаренным мясом финну (личинку в плотном пузырьке) бычьего цепня, которая превращается во взрослую форму – червя, состоящего из множества члеников, каждый из которых снабжён собственным половым аппаратом.

Задание №076DB1

Используя содержание текста «Плоские черви» ответьте на следующие вопросы.

1) Какие особенности строения печёночного сосальщика и бычьего цепня служат докозательством их паразитического образа жизни?

2) Какие два условия необходимы для нормального развития яйца печёночного сосальщика попавшего в воду? 

 ЧТО ПРЕДПОЧИТАЕТ ЕСТЬ МУРАВЕЙ?

Чёрные садовые муравьи, оказывается, очень удобный объект для изучения влияния фактора питания на продолжительность жизни. В естественных условиях они питаются падью – сладким соком растений, а также мёртвыми насекомыми. Но чего и сколько съедает отдельный муравей, понять трудно, потому что распределение добычи, принесённой муравьями-фуражирами, происходит в недрах гнезда. До эксперимента было известно, что белковая часть пищи идёт в основном на прокормление личинок, а взрослые особи предпочитают растительную пищу. Исследовать проблему питания оказалось сложно, так как муравьиные колонии неоднородны по составу, поэтому был поставлен эксперимент.

Предварительно учёные сформировали более 100 экспериментальных групп по 200 рабочих муравьёв-фуражиров в каждой. Насекомых отбирали вне гнезда, когда они собирали корм. В этих однородных группах не было ни королевы, ни личинок. Каждую группу поместили в «гнездо» – пластиковую чашку диаметром 10 см, дно которой выстилали влажной ватой. Гнездо ставили на круглую подставку диаметром 12 см с очень скользкими стенками, которые не позволяли насекомым сбежать. В этой же зоне муравьёв и кормили из единственной кормушки – так проще было учитывать потреблённый за сутки корм, число муравьёв у кормушки и число кормящихся насекомых. Сначала им давали 15%-ный раствор пчелиного мёда и мучных червей (личинок мучного хруща), а спустя неделю, когда насекомые пообвыклись на новом месте, начали эксперимент.

На первом этапе эксперимента учёные решили проверить, как на продолжительность жизни муравьёв влияет соотношение белков и углеводов. Для насекомых приготовили искусственные корма, в которых общая концентрация питательных веществ была постоянной, неизменным оставалось и содержание витаминов, минералов и жиров, а отношение белков и углеводов составляло 5:1, 3:1, 1:3 и 1:5. Каждый из этих четырёх рационов опробовали 32 экспериментальные группы. Ежедневно исследователи убирали из гнезда мёртвых муравьев; эксперимент длился до тех пор, пока не умерли все насекомые. В результате было установлено что группы, находящиеся преимущественно на углеводной диете, продержались около 400 дней, а с максимальным преобладанием белков едва дотягивали до 50 дней. Таким образом, учёным удалось установить наиболее оптимальное соотношение углеводной и белковой пищи в питании муравьёв-фуражиров.

Задание №078F06

Используя содержание текста «Что предпочитает есть муравей?», ответьте на вопросы.

1) Какую функцию в муравейнике выполняли муравьи, участвующие в эксперименте?

2) Чем экспериментаторы кормили муравьёв до начала эксперимента?

3) Какое оптимальное соотношение белков и углеводов в рационе питания чёрных садовых муравьёв обеспечило им жизнь до 400 дней?

 ГИПОТЕЗЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ

Учёные многие столетия пытаются объяснить происхождение жизни на Земле. В настоящее время обсуждаются следующие гипотезы: креационизм – возникновение жизни в результате божественного творения; гипотеза самозарождения, авторами которой можно считать Аристотеля, Ван Гельмонта и ряд других учёных, предполагавших возможность неоднократного зарождения жизни из неживого: гнилого мяса, грязного белья, воздуха, почвы и т.д. Ещё одна гипотеза – абиогенеза – развивала идею возникновения организмов из неорганического вещества в течение длительной физико-химической эволюции материи. Эта гипотеза была выдвинута академиком А.И. Опариным и английским биологом Дж. Холдейном. Современная теория – биопоэза – сформулирована английским учёным Дж. Берналом. Его гипотеза заключается в следующих идеях:

1) сначала из неорганических веществ возникли простые органические соединения – аминокислоты, углеводы и т.д.;

2) затем образовались биологические полимеры;

3) следующим этапом было образование первичных организмов, ограниченных от окружающей среды мембранами.

Задолго до возникновения жизни на Земле были очень высокие температуры, значения которых достигали нескольких тысяч градусов. В процессе охлаждения Земли в её поверхностных слоях концентрировались такие элементы, как Н, О, С, N, необходимые для возникновения жизни. Затем возникли такие химические соединения, как углекислый газ, метан, аммиак, давшие начало органическим соединениям. При температуре поверхности Земли ниже 100 °С происходило сгущение водяных паров, шли ливни, образовались большие водоёмы. Из углерода и тугоплавких металлов образовалась земная кора. В результате вулканической деятельности образовались углеводороды, а затем и простейшие органические соединения. Постепенно в водах первичного океана из растворённых в воде неорганических веществ абиогенным путём возникли простые органические соединения (сахара, аминокислоты, азотистые основания и др.). Постепенно в атмосфере Земли стал накапливаться кислород в результате разложения воды под действием света. С этого момента создались предпосылки к развитию жизни на Земле.

Задание №07CCA4

Используя текст «Гипотезы возникновения жизни на Земле», ответьте на следующие вопросы.

1) Какая из теорий возникновения жизни на Земле наиболее доказательна?

2) Какие абиотические факторы способствовали возникновению жизни на Земле? Назовите не менее двух факторов.

3) Может ли, с точки зрения современной науки, процесс возникновения жизни происходить на Земле в настоящее время? Ответ поясните.

 ТЕОРИЯ СПОНТАННОГО ЗАРОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ

Возникновение жизни на Земле – процесс превращения неживой природы в живую.

Теория спонтанного самозарождения жизни была широко распространена в Древнем Китае, Древнем Вавилоне и Древнем Египте в качестве альтернативы креационизму, с которым она сосуществовала в то время. Среди тех, кто придерживался этой точки зрения, был Аристотель – один из знаменитых мыслителей Древней Греции, самый выдающийся исследователь природы тех времён, «отец современного природоведения». Согласно его взглядам определённые «частицы» вещества содержат некое «активное начало», которое при подходящих условиях может создать живой организм. Аристотель был прав, считая, что это активное начало содержится в оплодотворённом яйце, но ошибочно полагал, что оно присутствует также в солнечном свете, тине и гниющем мясе.

В Средние века теория спонтанного зарождения жизни оказалась не в чести: её признали лишь те, кто верил в колдовство и поклонялся нечистой силе, но эта идея всё продолжала существовать где-то на заднем плане в течение ещё многих веков.

Известный голландский учёный эпохи Возрождения В. Гельмонт описал эксперимент, в котором он за три недели эксперимента якобы создал мышей. Для этого ему нужны были грязная рубашка, тёмный шкаф и горсть пшеницы. Активным началом в процессе зарождения мыши В. Гельмонт считал человеческий пот.

Во второй половине XIX века проблемой происхождения жизни занялся французский химик Л. Пастер. В эксперименте учёный использовал колбу с S-образным носиком. Своими опытами он доказал, что бактерии вездесущи и что неживые материалы легко могут быть заражены живыми существами, если их не стерилизовать должным образом. В результате учёный окончательно опроверг теорию спонтанного зарождения жизни.

• Задание №0AC82D

Используя содержание текста «Теория спонтанного зарождения жизни», ответьте на следующие вопросы.

1) Почему Аристотель является «отцом современного природоведения»?

2) Как пришел к своим взглядам Ван Гельмонт?

3) Что являлось активным началом зарождения жизни по Аристотелю?

• Задание №D97194

Используя содержание текста «Теория спонтанного зарождения жизни», ответьте на следующие вопросы.

1) В какую историческую эпоху жил Ван Гельмонт?

2) Как пришел к своим взглядам Аристотель?

3) Что являлось активным началом зарождения жизни по Ван Гельмонту?

 Процессы жизнедеятельности в листьях

К основным процессам жизнедеятельности листа относят фотосинтез, газообмен и транспирацию – испарение воды с поверхности листовой пластинки.

Фотосинтез происходит в листьях на свету. При этом из углекислого газа и воды образуется органическое вещество – углевод глюкоза, а в атмосферу выделяется кислород. Глюкоза участвует в образовании запасного вещества – крахмала, который накапливается как в листе, так и в других органах растения.

Дыхание в листе также очень важный процесс, поскольку именно при нём за счёт окисления органических веществ выделяется энергия, необходимая для всех процессов жизнедеятельности. При этом выделяется углекислый газ, а потребляется кислород, то есть по протеканию дыхание является неким антиподом фотосинтеза.

На свету эти процессы происходят одновременно. При отсутствии света протекает лишь дыхание. Поэтому по отношению к листьям применяется термин «газообмен», не уточняющий, о каких именно обменных газах идёт речь, поскольку в одном случае поступает кислород и удаляется углекислый газ (дыхание), а в другом наоборот (фотосинтез).

Однако наиболее интересным процессом, происходящим в листьях, является транспирация. Это очень важный приспособительный механизм, главная роль в котором отводится устьицам. Поскольку в процессе фотосинтеза лист обильно освещается солнечным светом, то он и нагревается. В этот момент устьица открыты, и пары воды свободно покидают поверхность листа – испаряются, охлаждая нагретую поверхность. В результате лист не перегревается. Ночью, когда устьица закрыты, газообмен с внешней средой сведён к минимуму, и, как следствие, необходимый для фотосинтеза углекислый газ в процессе дыхания накапливается в межклетниках губчатой ткани листа, чтобы потом израсходоваться.

Задание №0B9791

Используя содержание текста «Процессы жизнедеятельности в листьях», ответьте на следующие вопросы.

1) В чём суть процесса фотосинтеза?

2) Какое значение для листа играет дыхание?

3) Какие процессы выполняют аналогичную транспирации роль у млекопитающих животных?

 ПОКРЫТОСЕМЕННЫЕ И ГОЛОСЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ

Голосеменные растения – это отдел высших растений, размножающихся семенами. Однако они не образуют плодов. У покрытосеменных растений семена заключены в плоды.

Среди голосеменных растений не встречаются такие жизненные формы, как травы. Это хвойные растения (сосна, ель, пихта и др.). У большинства видов листья вечнозелёные, жёсткие. Устьица обычно глубоко погружены в ткань листа. Пыльники и семязачатки развиваются на чешуях шишек. В пыльниках развиваются пыльцевые зёрна. На семенных чешуях формируются семязачатки. Семязачатки и семена развиваются открыто – на верхней поверхности семенных чешуй.

Покрытосеменные растения – самая многочисленная группа растительного мира. К ней также относятся высшие растения, у которых сформировался цветок – орган полового размножения. Семязачатки у покрытосеменных расположены в завязи цветка, предохраняющей их от неблагоприятных условий. Если голосеменные опыляются ветром, то покрытосеменные приспособлены к различным способам опыления. Важными признаками покрытосеменных являются двойное оплодотворение и наличие плодов и семян – органов расселения растений. Покрытосеменные растения наиболее разнообразны по своим жизненным формам.

Покрытосеменные растения эволюционно более молодые. Они растут во всех климатических зонах и насчитывают более 250 тысяч видов. Процесс оплодотворения голосеменных и покрытосеменных растений не зависит от наличия воды. Эти растения имеют развитые проводящие ткани, а в циклах их развития спорофит преобладает над гаметофитом.

Задание №0D4876

Используя содержание текста «Голосеменные и покрытосеменные растения», ответьте на следующие вопросы.

1) На каких шишках развиваются пыльцевые зёрна, а на каких – семязачатки?

2) Какие жизненные формы существуют у голосеменных, а какие –  у покрытосеменных растений?

3) Эволюционное видоизменение какого органа представляют собой шишка голосеменных растений и цветок покрытосеменных?

 ФОРМЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ОТБОРА

Естественный отбор — процесс, приводящий к выживанию и преимущественному размножению более приспособленных к данным условиям среды особей, обладающих полезными наследственными признаками. Основным материалом для отбора служат случайные наследственные изменения — мутации и их комбинации. В настоящее время различают движущий и стабилизирующий отбор.

Движущий отбор — форма отбора, которая действует при направленном изменении условий внешней среды. В этом случае особи с признаками, которые отклоняются в определённую сторону от среднего значения, получают преимущества. При этом иные вариации признака (его отклонения в противоположную сторону от среднего значения) подвергаются отрицательному отбору. В результате в популяции из поколения к поколению происходит сдвиг средней величины признака в определённом направлении. Примером является «индустриальный меланизм» у бабочек, представляющий собой резкое повышение доли темноокрашенных особей в тех популяциях насекомых, которые обитают в промышленных районах. Из-за промышленного воздействия стволы деревьев значительно потемнели, а также погибли светлые лишайники, из-за чего светлые бабочки стали лучше видны для птиц, а тёмные — хуже. Движущий отбор осуществляется при изменении окружающей среды или приспособлении к новым условиям при расширении ареала.

Стабилизирующий отбор — форма отбора, при которой его действие направлено против особей, имеющих крайние отклонения от средней нормы, в пользу особей со средней выраженностью признака. Причём, отбор осуществляется при неизменных условиях окружающей среды в рамках существующего ареала. Отбор в пользу средних значений был обнаружен по множеству признаков. Например, у млекопитающих новорождённые с очень низким и очень высоким весом чаще погибают при рождении или в первые недели жизни, чем новорождённые со средним весом.

Задание №11F22E

Используя содержание текста «Формы естественного отбора», ответьте на следующие вопросы.

1) При каких условиях внешней среды действует движущий отбор?

2) Какие особи получают преимущество при действии стабилизирующего отбора?

3) Почему борьбу с колорадским жуком можно считать примером движущего отбора?