Раздел 1. Царство Растения (Plantae)
Пособие по
Биологии
Для поступающих в вузы
Авторы: Пименов А.В., Гончаров О.В.
Пособие написано в соответствии с действующей программой по биологии для поступающих в вузы, содержит необходимые и достаточные сведения по ботанике, зоологии, анатомии человека и общей биологии. Материал изложен на современном уровне, по всем разделам информация дается с «запасом», и её более чем достаточно для поступления в высшее учебное заведение. В книге приведены 384 рисунка и 11 таблиц, помогающие восприятию изложенного материала, в конце каждого раздела имеются вопросы для самоконтроля. Особое внимание в пособии обращено на изложение тех тем курса биологии, которые обычно вызывают у школьников наибольшие затруднения. Прослеживаются основные этапы эволюции органического мира, эволюционные изменения в строении и функциях организмов.
Предназначено для абитуриентов, слушателей подготовительных отделений, учащихся колледжей, лицеев, гимназий с углубленным изучением биологии, учителей биологии.
Научный редактор Гороховская Е.А.
Рецензент доктор биологических наук, профессор Шарова И.Х.
Растения, главы 35, 36, 38, 39, 40 написаны Гончаровым О.В. Животные, Человек, главы 37, 41, 42, 43, 44, 45 и основные вопросы для повторения ко всем разделам написаны Пименовым А.В.
Оглавление
От авторов. 7
Раздел 1. Царство Растения (Plantae) 8
Введение. 8
Морфология и анатомия растений. 9
Глава 1. Особенности строения растительных клеток. 9
Глава 2. Растительные ткани. 14
2.1. Образовательные ткани (меристемы). 15
2.2. Покровные ткани. 17
2.3. Механические (арматурные) ткани. 19
2.4. Проводящие ткани. 19
2.5. Основные ткани. 21
2.6. Выделительные ткани. 22
Глава 3. Вегетативные органы.. 22
3.1. Корень и корневые системы.. 22
3.1.1. Морфология корня. 23
3.1.2. Анатомическое строение корня. 25
3.1.3. Корневые системы.. 26
3.1.4 Почва. 27
3.1.5. Удобрения. 28
3.1.4. Физиология корня. 30
3.2. Побег и системы побегов. 34
3.2.1. Морфология побега. 35
Внешнее строение побега. 35
Почки. 36
3.2.2. Развитие побега из почки. 37
3.2.3. Образование системы побегов. Ветвление. 38
3.2.4. Видоизменения побега. 39
3.2.5. Стебель — осевой орган побега. 42
Общая характеристика стебля. 42
Анатомия стебля. 42
Транспорт веществ по стеблю.. 44
3.2.6. Лист — боковой орган побега. 45
Морфология листа. 46
Анатомия листа. 50
Функции листа. 51
Видоизменения листа. 54
Листопад. 55
Глава 4. Размножение растений. 56
4.1. Бесполое размножение. 56
4.2. Вегетативное размножение растений. 57
4.3. Половое размножение. 63
Глава 5. Генеративные органы.. 65
5.1. Цветок. 65
5.1.1. Морфология цветка. 65
5.1.2. Соцветия. 72
5.1.3. Опыление. 75
5.1.4. Оплодотворение. Образование плодов и семян. 76
5.2. Семя. 77
5.2.1. Состав семян. 77
5.2.2. Строение семени. 78
5.2.3. Типы семян. 78
5.2.4. Условия прорастания семян. 79
5.3. Плод. 80
5.3.1. Околоплодник. 81
4.3.2. Классификация плодов. 81
Систематика растений. 85
Глава 6. Низшие растения, или Водоросли. 85
6.1. Красные водоросли, или багрянки. 87
6.2. Отдел Бурые водоросли. 89
6.3. Отдел Зеленые водоросли. 90
6.4. Значение водорослей. 94
Высшие растения. 95
Глава 7. Отдел Моховидные (Bryophyta) 95
Значение мхов. 98
Глава 8. Отдел Плауновидные (Lecopodiophyta). 99
Значение плаунов. 100
Глава 9. Отдел Хвощевидные (Equisetophyta) 101
Значение хвощей. 103
Глава 10. Отдел Папоротниковидные (Polypodiophyta) 103
Семенные растения. 105
Глава 11. Отдел Голосеменные (Gimnospermae) 105
Глава 12. Отдел Покрытосеменные (Angiospermae) 110
12.1. Двудольные растения. 112
11.2. Однодольные растения. 116
Раздел 2. Царство Грибы (Mycota) 118
Глава 13. Отдел Грибы.. 118
13.1.1. Плесневые грибы. Дрожжи. 119
13.1.2. Шляпочные грибы.. 121
13.1.3. Грибы-паразиты растений. 123
13.1.4. Значение грибов. 124
13.2. Отдел Лишайники (Lichenophyta Lichenes) 125
13.2.1. Морфология лишайников. 125
13.2.2. Физиология лишайников. 126
13.2.3. Значение лишайников. 127
Раздел 3. Царство Дробянок (Mychota) 128
Глава 14. Бактерии. 128
14.1. Морфология бактерий. 128
14.2. Физиология бактерий. 133
14.3. Значение бактерий. 135
Основные вопросы для повторения. 136
Ткани. 136
Корень. 137
Побег. 137
Лист. 137
Цветы и соцветия. 137
Плоды и семена. 138
Классификация цветковых. 138
Грибы.. 138
Водоросли. 139
Лишайники. 139
Моховидные. 139
Папоротникообразные. 139
Голосеменные. 139
Раздел 4. Царство Животные (Zoa) 140
Глава 15. Подцарство Простейшие (Protozoa) 143
15.1. Общая характеристика. 143
15.2. Тип Корнежгутиковые (Sarcomastigophora). 145
15.2.1. Класс Корненожки, или Саркодовые (Sarcodina). 145
15.2.2. Класс Жгутиконосцы (Mastigophora). 146
15.2.3. Тип Инфузории, или Ресничные (Ciliophora). 149
15.2.4. Тип Споровики (Sporozoa). 151
Подцарство Многоклеточные. 153
Глава 16. Тип Кишечнополостные (Coelenterata) 153
16.1. Появление многоклеточных животных. 153
16.2. Общая характеристика типа. 154
16.2. Класс Гидроидные полипы(Hydrozoa). 155
16.3. Класс Сцифоидные медузы (Scyphozoa). 156
Глава 17. Тип Плоские черви (Plathelminthes) 158
17.1. Общая характеристика типа. 158
17.2. Класс Ресничные (Turbellaria). 160
17.3. Класс Сосальщики (Trematoda). 162
17.4. Класс Ленточные (Cestoda). 165
Первичнополостные. 168
Глава 18. Тип Круглые черви (Nemathelminthes) 168
18.1. Общая характеристика типа. 168
18.2. Строение и жизнедеятельность нематод. 169
Вторичнополостные. 173
Глава 19. Тип Кольчатые Черви (Annelida) 173
19.1. Общая характеристика типа. 173
19.2. Строение и жизнедеятельность. 174
Глава 20. Тип Моллюски (Mollusca) 179
Класс Двустворчатые (Bivalvia), Класс Брюхоногие (Gastropoda) 179
20.1. Общая характеристика типа. 179
20.2. Строение и жизнедеятельность. 181
Глава 20. Тип Членистоногие (Arthropoda) 187
20.1. Общая характеристика типа. 187
20.2. Подтип Жабродышащие (Branchiata) Класс Ракообразные (Crustacea) 189
20.3. Подтип Хелицеровые (Chelicerata) Класс Паукообразные (Arachnida) 193
20.4. Подтип Трахейные (Tracheata) Класс Насекомые (Insecta) 199
Строение и жизнедеятельность. 199
Глава 21. Тип Хордовые (Chordata) 208
Подтип Бесчерепные (Acrania) Класс Головохордовые (Cephalochordata) 208
21.1. Общая характеристика типа. 208
21.2. Ланцетник. 210
Подтип Позвоночные (Vertebrata) Надкласс Рыбы (Pisces). 214
21.3. Характеристика подтипа. 214
21.4. Характеристика надкласса. 218
21.5. Класс Хрящевые рыбы (Сhondrichtyes). 219
21.6. Класс Костные рыбы (Osteichtyes). 220
Надкласс Наземные позвоночные (Tetrapoda) 228
Класс Земноводные (Amphibia) 228
21.7. Характеристика класса. 228
21.8. Строение и жизнедеятельность. 229
Класс Пресмыкающиеся (Reptilia) 243
21.9. Характеристика класса. 243
21.10. Строение и жизнедеятельность. 244
Класс Птицы (Aves) 252
21.11. Характеристика класса. 252
21.12. Строение и жизнедеятельность. 253
Класс Млекопитающие (Mammalia) 266
21.13. Общая характеристика класса. 266
21.14. Строение и жизнедеятельность. 268
Основные вопросы для повторения. 284
Простейшие. 284
Кишечнополостные. 284
Плоские черви. 285
Круглые черви. 285
Кольчатые черви. 285
Членистоногие, ракообразные. 286
Членистоногие, Паукообразные. 286
Членистоногие, Насекомые. 286
Головохордовые. 287
Рыбы.. 287
Земноводные. 287
Пресмыкающиеся. 288
Птицы.. 288
Млекопитающие. 288
Раздел 5. Человек. 289
Глава 22. Общее знакомство с организмом человека. 289
22.1. Человек и окружающая среда. 289
22.2. Строение и свойства клеток. 290
22.3. Ткани. 292
22.4. Органы, системы органов. 295
Глава 23. Опорно-двигательная система. 296
23.1. Скелет. 296
23.2. Мышцы. 299
Глава 24. Кровь. 302
24.1. Виды внутренней среды.. 302
24.2. Эритроциты, переливание крови. 303
24.3. Свертывание крови. 305
24.4. Лейкоциты, иммунитет. 306
Глава 25. Кровообращение. 308
25.1. Органы кровообращения. Сердце. 308
25.2. Работа сердца. Регуляция работы.. 310
25.3. Круги кровообращения. 311
25.4. Кровяное давление. Движение крови. 312
25.5. Лимфа. Лимфатические сосуды и узлы.. 314
Глава 26. Дыхательная система. 315
26.1. Строение органов дыхания. 315
26.2. Жизненная емкость легких. 317
26.3. Газообмен в легких и тканях. 317
26.4. Регуляция дыхания. 318
Глава 27. Пищеварительная система. 319
27.1. Функции органов пищеварения. 319
27.2. Строение пищеварительной системы. 320
27.3. Пищеварение в ротовой полости. 320
27.4. Пищеварение в желудке. 322
27.5. Пищеварение в кишечнике. 324
Глава 28. Обмен веществ и энергии. 326
28.1. Общая характеристика. 326
28.2. Белковый обмен. 327
28.3. Углеводный обмен. 327
28.4. Жировой обмен. 328
28.5. Водно-солевой обмен. 328
28.6. Витамины.. 330
Глава 29. Выделительная система. 331
29.1. Строение и функции. 331
29.2. Образование мочи. 333
29.3. Регуляция мочевыделения. 334
Глава 30. Эндокринная система. 335
30.1. Железы организма. 335
30.2.Гипоталамо-гипофизарная система. 336
30.3. Щитовидная, паращитовидные железы, надпочечники. 337
30.4. Поджелудочная железа, половые железы.. 339
Глава 31. Нервная система. 341
31.1. Строение и функции. 341
31.2. Строение и функции спинного мозга. 342
31.3. Строение и функции головного мозга. 343
31.4. Автономная нервная система. 345
Глава 32. Органы чувств (Анализаторы) 348
32.1. Понятие об анализаторах. 348
32.2. Зрительный анализатор. 349
32.3. Слуховой и вестибулярный анализаторы.. 352
32.4. Кожный анализатор. 354
Глава 33. Высшая нервная деятельность. 357
33.1. Создание учения о ВНД. Рефлексы.. 357
Глава 34. Размножение и развитие человека. 360
34.1. Мужская половая система. 360
34.2. Женская половая система. 361
34.3. Менструальный цикл: 362
Основные вопросы для повторения. 365
Общее знакомство с организмом человека. 365
Опорно-двигательная система. 365
Кровь. 366
Кровообращение. 367
Дыхательная система. 368
Пищеварительная система. 369
Обмен веществ и энергии. 370
Выделительная система. 371
Нервно-гуморальная регуляция. 372
Органы чувств. 373
Высшая нервная деятельность. 374
Размножение и развитие человеческого организма. 374
Раздел 6. Общая биология. 375
Глава 35. Введение в цитологию.. 376
35.1. Предмет и содержание цитологии. 376
35.2. Развитие представлений о клетке. 376
35.3. Общая характеристика химического состава клетки. 378
35.4. Неорганические вещества клетки. 379
35.5. Органические вещества. 382
35.5.1. Белки. 382
35.5.2. Углеводы.. 394
35.5.3. Липиды.. 399
35.5.4. Нуклеиновые кислоты.. 401
35.5.5. Рибонуклеиновые кислоты.. 401
35.5.6.Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). 401
Глава 36. Строение клетки. 401
36.1. Клеточные мембраны.. 401
36.2. Цитоплазма. Органоиды.. 401
36.3. Ядро. 401
Глава 37. Обмен веществ. 401
37.1. Общая характеристика. 401
37.2. Биосинтез белков, код ДНК, транскрипция. 401
37.3. Трансляция. 401
37.4. Фотосинтез. 401
37.5. Энергетический обмен. 401
Глава 38. Размножение и развитие. 401
38.1. Бесполое размножение. 401
38.2. Половое размножение. 401
38.3. Деление клеток. 401
38.4. Онтогенез, или индивидуальное развитие организмов. 401
38.5. Эмбриональное развитие. 401
38.6. Постэмбриональное развитие. 401
Глава 39. Неклеточные формы жизни. 401
Глава 40. Основы генетики и селекции. 401
40.1. Введение в генетику. 401
40.2. Законы Менделя. 401
40.3. Сцепленное наследование. 401
40.4. Генетика пола. 401
40.5. Наследование признаков, сцепленных с полом.. 401
40.6. Генотип целостная, исторически сложившаяся система генов. 401
40.7. Генетика человека. 401
40.8. Генетика популяций. 401
40.9. Изменчивость. 401
Глава 41. Основы селекции. 401
41.1. Учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения и многообразия культурных растений 401
41.2. Основные методы селекции растений. 401
41.3. Основные методы селекции животных. 401
41.4. Селекция микроорганизмов. Биотехнология. 401
Глава 42. Эволюционное учение. 401
Развитие биологии в додарвиновский период. 401
42.1. Карл Линней, креационизм.. 401
42.2. Жан Батист Ламарк, трансформизм.. 401
Основные положения эволюционной теории Дарвина. 401
42.3. Чарлз Роберт Дарвин. 401
42.4. Ч.Дарвин об искусственном отборе. 401
42.5. Ч.Дарвин о естественном отборе и дивергенции. 401
42.6. Формы естественного отбора. 401
42.7. Факторы эволюции. 401
42.8. Приспособленность организмов. 401
42.9. Вид. Критерии вида. 401
42.10. Популяция единица вида и эволюции. Микроэволюция. 401
42.11. Видообразование. 401
42.12. Главные направления эволюции. 401
42.13. Доказательства эволюции. 401
Глава 43. Возникновение и развитие жизни на Земле. 401
43.1. Теории возникновения жизни на Земле. 401
43.2. Эволюция пробионтов. Теория симбиогенеза. 401
43.3. Развитие жизни на Земле. 401
Глава 44. Происхождение человека. 401
44.1. Доказательства происхождения человека от животных. 401
44.2. Антропогенез. 401
44.3. Человеческие расы, их происхождение и единство. 401
Глава 45. Основы экологии. 401
45.1. Предмет и задачи экологии. 401
45.2. Экологические факторы.. 401
45.3. Абиотические факторы среды.. 401
45.4. Биотические факторы среды.. 401
45.5. Популяция: структура и регуляция численности. Экологическая ниша 401
45.6. Рациональное использование видов. 401
45.7. Экосистемы. Характеристика экосистемы.. 401
45.8. Смена биогеоценозов. Искусственные биогеоценозы.. 401
45.9. Биосфера и ее границы.. 401
45.10. Живое вещество и его функции. 401
45.11. Человек и биосфера. 401
Основные вопросы для повторения. 401
Химический состав клетки. 401
Строение клетки. 401
Обмен веществ. 401
Размножение и развитие. 401
Основы генетики. 401
Основы селекции. 401
Эволюционное учение. 401
Возникновение и развитие жизни на Земле. 401
Происхождение человека. 401
Основы экологии. 401
Список рекомендуемой литературы.. 401
От авторов
Пособие написано в соответствии с действующей программой по биологии для поступающих в вузы. Предназначено для абитуриентов, слушателей подготовительных отделений, учащихся колледжей, лицеев, гимназий с углубленным изучением биологии, учащихся обычных школ, увлекающихся биологией, учителей биологии.
Книга состоит из четырех разделов: растения, животные, человек, общая биология. Большое количество дополнительного материала, классические схемы и рисунки ко всем разделам, структурированность изложения, вопросы для самоконтроля в конце каждого раздела делают ее полезной как для учащихся при самостоятельном изучении курса биологии, так и для преподавателей биологии средних учебных заведений.
Пособие написано учителями, многие годы успешно готовящими абитуриентов к поступлению в вузы с биологическим профилем. При изучении материала особое внимание нужно обращать на термины, выделенные курсивом. Рисунки, иллюстрирующие изложенный материал, облегчают понимание. Вопросы для самоконтроля находятся в конце каждого раздела, распределены по главам, и сформулированы по важнейшим проблемам главы.
При написании пособия были использованы вузовские учебники и специальная литература отечественных и зарубежных авторов, список литературы приводится в конце пособия.
Авторы выражают глубокую благодарность Коннычевой Г.Г., с легкой руки которой была написана эта книга.
Особая благодарность научному руководителю и рецензенту доктору биологических наук, профессору Московского государственного педагогического университета Шаровой И.Х. за просмотр рукописи и ценные замечания и рекомендации по ее содержанию и структуре.
Раздел 1. Царство Растения (Plantae)
Введение
Царство растений объединяет около 300 тыс. видов. Существует целый ряд признаков, отличающих растения от других эукариотических организмов:
© Растения — автотрофные фотосинтезирующие организмы. Иногда встречаются виды со смешанным (миксотрофным) и гетеротрофным питанием (растения-паразиты).
© Клетка растений окружена целлюлозной клеточной стенкой, имеет пластиды, крупные, постоянно существующие вакуоли, заполненные клеточным соком, центриоли отсутствуют, основным запасным веществом является крахмал или близкие по строению и химическим свойствам углеводы (например, багрянковый крахмал).
© Растения не способны активно передвигаться, ведут в основном прикрепленный образ жизни.
© Растения не имеют специальных экскреторных органов.
© Рост растений неограничен (т. е. могут расти в течение всей жизни) и происходит в определенных участках тела, образованных меристематическими, недифференцированными клетками.
© Процессы жизнедеятельности регулируются особыми веществами — фитогормонами.
© Для растений характерны особые ростовые движения — тропизмы и настии. Тропизмы — движения, связанные с ростом частей тела растения, вызванные односторонним воздействием какого-либо фактора среды (например, рост стебля в сторону света). Настии — движения в ответ на изменение факторов среды, действующих ненаправленно (например, движения лепестков цветка при смене дня и ночи).
© У растений часто наблюдается и ветвление. Отношение поверхность\объем высокое. За счет этого создаются условия для более эффективного улавливания света и обмена веществ.
Многообразие условий на нашей планете обусловило появление огромного разнообразия жизненных форм растений. Жизненная форма — внешний вид (габитус) растения, отражающий их приспособленность к условиям среды. Она возникает в результате естественного отбора в определенных условиях среды и отражает приспособленность растений ко всему комплексу экологических факторов. Например, ель в лесной зоне дерево, а на севере и в высокогорье — кустарник или стланник. Основными жизненными формами растений являются:
© дерево — многолетнее растение с одним одревесневшим стволом, сохраняющимся на протяжении всей его жизни;
© кустарник — многолетнее растение с большим количеством равных по размерам стволов (калина, бузина);
© кустарничек — низкорослое многолетнее растение с древеснеющими, сильно ветвящимися побегами, обычно не имеющими явно выраженного главного ствола (черника, брусника);
© полукустарник, полукустарничек — многолетние растения, у которых нижние части надземных побегов одревесневают и сохраняются несколько лет, а верхние части ежегодно отмирают (полынь, астрагал);
© травы — жизненная форма растения, несущего один или несколько неодревесневающих стебля
во, а на севере и в высокогорье — кустарник или стланник. Основными жизненными формами растений являются:
© дерево — многолетнее растение с одним одревесневшим стволом, сохраняющимся на протяжении всей его жизни;
© кустарник — многолетнее растение с большим количеством равных по размерам стволов (калина, бузина);
© кустарничек — низкорослое многолетнее растение с древеснеющими, сильно ветвящимися побегами, обычно не имеющими явно выраженного главного ствола (черника, брусника);
© полукустарник, полукустарничек — многолетние растения, у которых нижние части надземных побегов одревесневают и сохраняются несколько лет, а верхние части ежегодно отмирают (полынь, астрагал);
© травы — жизненная форма растения, несущего один или несколько неодревесневающих стебля
Без растений не возможно существование гетеротрофных организмов, так как они способны аккумулировать солнечную энергию и синтезировать органические вещества, необходимые для других живых организмов. Как первичные продуценты органического вещества, растения являются начальным звеном цепей питания гетеротрофных организмов. При создании органического вещества растения извлекают из атмосферы углекислый газ и выделяют кислород, создавая тем самым условия для существования большинства живых организмов на нашей планете.
Растения образуют разнообразные сообщества. Причем преимущественно растения определяют характер конкретного сообщества, обеспечивая разнообразие экологических условий для других организмов.