Биология. 11 класс (базовый уровень)
Учебник для общеобразовательных организаций
Покупка
ФПУ
Тематика:
Биология. Ботаника. Зоология. Анатомия
Издательство:
Просвещение
Авторы:
Беляев Дмитрий Кириллович, Саблина Ольга Валентиновна, Дымшиц Григорий Моисеевич, Кузнецова Любовь Николаевна
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 227
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
Среднее общее образование
ISBN: 978-5-09-101669-7
Артикул: 815974.01.99
Предлагаемый учебник — элемент информационно-образовательной среды учебно-методического комплекта по биологии под редакцией Д. К. Беляева и Г. М. Дымшица. Учебник выполняет функцию одного из инструментов достижения образовательных результатов (личностных, метапредметных и предметных) по биологии в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования. Разработанная система заданий предусматривает разные виды учебной деятельности и позволяет отрабатывать широкий спектр необходимых умений и компетенций.
Тематика:
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
УДК 373:573+573(075.3) ББК 28.0я721 Б63 Серия «Классический курс» основана в 2007 году На учебник получены положительные заключения научной (заключение РАО № 485 от 29.11.2016 г.), педагогической (заключение РАО № 174 от 05.10.2016 г.) и общес твенной (заключение РКС № 168-ОЭ от 19.12.2016 г.) экспертиз. Авторы: Д. К. Беляев, П. М. Бородин (главы 1, 2), Г. М. Дымшиц (§ 13), Л. Н. Кузнецова ( методическое обеспечение учебника), О. В. Саблина (главы 3, 4), М. Г. Сергеев (главы 5—7). Издание выходит в pdf-формате. Биология. 11 класс : учеб. для общеобразоват. организаций : базовый уровень : издание в pdf-формате / [Д. К. Беляев и др.] ; под ред. Д. К. Беляева и Г. М. Дымшица. — 9-е изд., стер. — Москва : Просвещение, 2022. — 223 с. : ил. — (Классический курс). ISBN 978-5-09-101669-7 (электр. изд.). — Текст : электронный. ISBN 978-5-09-088206-4 (печ. изд.). Предлагаемый учебник — элемент информационно-образовательной среды учебно-методического комплекта по биологии под редакцией Д. К. Беляева и Г. М. Дымшица. Учебник выполняет функцию одного из инструментов достижения образовательных результатов (личностных, метапредметных и предметных) по биологии в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования. Разработанная система заданий предусматривает разные виды учебной деятельности и позволяет отрабатывать широкий спектр необходимых умений и компетенций. УДК 373:573+573(075.3) ББК 28.0я721 ISBN 978-5-09-101669-7 (электр. изд.) © Издательство «Просвещение», 2014 ISBN 978-5-09-088206-4 (печ. изд.) © Издательство «Просвещение», с изменениями, 2019 © Художественное оформление. Издательство «Просвещение», 2014, 2019 Все права защищены Б63 З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ УЧЕБНИКОМ В 11 классе в курсе общей биологии вы познакомитесь с современными представлениями о возникновении и развитии жизни на Земле и с особенностями популяционно-видового, экосистемного и биосферного уровней организации жизни. Напоминаем вам, как работать с учебником. Вначале ознакомьтесь с оглавлением — вам будет понятна структура учебника. Каждая глава начинается кратким введением. Обязательно прочитайте его: это ключ к пониманию того, о чём будет идти речь в этой главе и почему мы это изучаем. Заключение к главе подводит итог изучения темы; ваша задача — предложить свой вариант заключения. Каждый параграф начинается с перечисления понятий, которые будут в нём рассмотрены. Определения некоторых понятий даны в рамках, другие просто обозначены в тексте курсивом. Определения понятий, выделенных курсивом, вы должны сформулировать самостоятельно. Система заданий включает: — задания, которые нужно выполнять по ходу чтения параграфа (рубрика «Тренируемся»); — задания, предполагающие творческое осмысление изученного (рубрика «Анализируем ситуацию»); их рекомендуется выполнять в малых группах с последующим обсуждением. Эти задания, а также задания, отмеченные звёздочкой (*), могут послужить возможными темами для проектов. Как выполнить проектное задание по биологии, было рассказано в учебнике для 10 класса. Примерные разработки проектов вы найдёте на с. 209; — задания после параграфа. Лабораторные и практические работы помещены в соответствующих параграфах. В рамках на зелёном фоне помещён дополнительный материал, не требующий запоминания (интересные факты). Рассмотрите форзацы. На них будут ссыл ки в тексте. Словарь поможет вам вспомнить понятия, необходимые для усвоения материала и подготовки к уроку. Термины, разъясняемые в словаре, отмечены в тексте параграфов звёздочкой (*). В конце учебника помещены портреты некоторых выдающихся учёных-биологов, а также предметно-именной указатель. Пользуясь учебником, будьте аккуратны. Этот учебник ещё будет служить вашим младшим товарищам. Желаем успеха! 3 З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Раздел 1 4 Эволюция Д лительный процесс наследственного изменения живых существ в ряду поко- лений называют биологической эволюцией. Механизмы, закономерности и пути эволюции изучает наука эволюционная биология. Эта наука, используя современные методы генетики, экологии, палеонтологии, молекулярной биологии и биологии развития, анализирует свидетельства эволюции, устанавливает родство между ныне живущими видами и реконструирует эволюционные события, происходившие в далёком прошлом. ГЛАВА 1 СВИДЕТЕЛЬСТВА ЭВОЛЮЦИИ Возникновениеи развитие эволюционной биологии § 1 § 1 • Изменяемость видов • Борьба за существование • Естественный отбор • Дивергенция Эволюционная биология до Дарвина. Эволюционная биология прошла длинный и извилистый путь развития. Возникали и проверялись различные гипотезы. Большинство гипотез не выдерживало проверки фактами, и лишь немногие из них становились теориями. Среди мыслителей Античности и Средневековья господствовала идея о неизменности видов. Однако по мере развития науки стали накапливаться данные, противоречащие этой идее. Геологические исследования показали, что жизнь на Земле существует не несколько тысяч лет, как считалось раньше, а многие миллионы лет. Были найдены окаменевшие остатки древних животных и растений, которые были похожи на современных, но в то же время отличались от них по многим особенностям строения. Это означало, что раньше животные и растения были другими, а современные виды есть их изменившиеся З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
потомки. Значит, виды не всегда были такими, какими мы видим их сейчас. Значит, они менялись. В XVIII в. и в начале XIX в. идеи об изменяемости видов высказывали Ж. Бюффон, В. Гёте, Ж.-Б. Ламарк и др. Наибольшую известность получили взгляды французского учёного Жана-Батиста Л а м а р к а (1744—1829). Он рассматривал эволюцию как непрерывное совершенствование живых организмов, поступательное движение от низших форм жизни к высшим. Механизмом эволюции Ламарк считал изначально заложенное в каждом живом организме стремление к совершенству, к прогрессивному развитию. Как и почему возникло это стремление, Ламарк не объяснял и даже не считал этот вопрос заслуживающим внимания. Такой же изначальной и не требующей объяснений он считал способность живых существ к адаптивным, т. е. приспособительным, ответам на изменения внешней среды. Ламарк считал, что изменения, возникающие под влиянием среды, могут передаваться по наследству. Он полагал, что усиленное упражнение органов ведёт к их увеличению, а неупраж- нение — к дегенерации. Так, редукцию глаз у кротов Ламарк считал следствием их неупражнения в ряду поколений, а возникновение длинной шеи у жирафов — следствием упражнения шеи их предками. Сейчас мы знаем, что способность к адаптивным реакциям на воздействия среды (модификациям*) наследственно обусловлена. Эта способность, как мы увидим дальше, сформировалась под действием естественного отбора (см. § 7). Мы также знаем, что модификации не наследуются, поскольку в природе не существует механизма, который приводил бы к изменению структуры ДНК половых клеток в соответствии с теми изменениями, которые происходят в органах и тканях в ходе адаптивных модификаций (например, в костях и мышцах вследствие упражнений). Ж.-Б. Ламарк был первым, кто предложил развёрнутую концепцию трансформизма — изменяемости видов. Однако он не нашёл ответа на главный вопрос: в чём причина поразительной приспособленности и приспособляемости живых организмов? До работ Ч. Дарвина механизм эволюции оставался неизвестным. АНАЛИЗИРУЕМ СИТУАЦИЮ Используя современные знания о хранении, передаче и реализации генетической информации, докажите невозможность наследования результатов упражнения органов. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Чарлз Дарвин и его теория эволюции. Ч. Дарвин родился 12 февраля 1809 г. в семье врача. Во время обучения в университетах Эдинбурга и Кембриджа он получил глубокие знания в области зоологии, ботаники и геологии, приобрёл навыки и вкус к полевым исследованиям. Решающим поворотом в его судьбе стало кругосветное путешествие на корабле «Бигль» (1832—1837). По возвращении из плавания Дарвин начинает обдумывать проблему происхождения видов. Он рассматривает разные идеи, в том числе идею Ламарка, и отвергает их, так как ни одна из них не даёт объяснения фактам поразительной приспособленности животных и растений к условиям их обитания. То, что ранним эволюционистам казалось изначально заданным и не требующим объяснений, представляется Дарвину самым важным. Он собирает данные об изменчивости животных и растений в природе и в условиях одомашнивания и обнаруживает огромный размах изменчивости в пределах видов в природе и внутри и между породами домашних животных и сортами культурных растений. Дарвин разделял изменчивость на определённую и неопределённую. Определённой изменчивостью он называл приспособительные изменения, возникающие в ответ на действие факторов внешней среды и не передающиеся потомству. Сейчас определённую изменчивость называют модификационной. К неопределённой изменчивости он относил незначительные случайные наследственные различия между организмами. В современной науке их относят к мутационной* и ком- бинативной* изменчивости. Во время путешествия на «Бигле» на меня произвело глубокое впечатление: 1) открытие гигантских ископаемых животных, которые были покрыты панцирем, сходным с панцирем современных броненосцев; 2) то обстоятельство, что по мере продвижения по материку Южной Америки близкородственные виды животных замещают одни других; 3) тот факт, что близкородственные виды различных островов Галапагосского архипелага незначительно отличаются друг от друга. Было очевидно, что такого рода факты, так же как и многие другие, можно было объяснить только на основании предположения, что виды постепенно изменялись, и проблема эта стала преследовать меня. Ч. Дарвин. «Автобиография» З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Вспоминая, как возникла его теория, Дарвин писал: «Я понял, что краеугольным камнем успехов человека в создании полезных рас животных и растений был отбор. Однако в течение некоторого времени для меня оставалось тайной, каким образом отбор мог быть применён к организмам, живущим в естественных условиях». «Благодаря продолжительным наблюдениям над образом жизни животных и растений, — продолжает Дарвин, — я был хорошо подготовлен к тому, чтобы оценить значение повсеместно происходящей борьбы за существование, меня сразу поразила мысль, что при таких условиях благоприятные изменения должны иметь тенденцию сохраняться, а неблагоприятные — уничтожаться. Результатом этого и должно быть образование новых видов». Идея о том, что естественный отбор случайных наследственных изменений является основным механизмом эволюции, возникла у Дарвина в 1838 г. и через много лет воплотилась в его книге «Происхождение видов», которая была опубликована в 1859 г. Эта книга начинается с проблемы, которая на первый взгляд не имеет отношения к происхождению видов в природе. Дарвин доказывает, что причиной наследственного изменения признаков у домашних животных и растений из поколения в поколение, образования различных пород и сортов является искусственный отбор* случайных наследственных уклонений. Далее Дарвин показывает, насколько условны границы между разновидностями и видами. В пределах каждого вида живые организмы отличаются друг от друга по морфологическим, физиологическим, поведенческим и другим признакам. Значительная часть этих отличий наследственно обусловлена. Следовательно, природе есть из чего отбирать. Дарвин доказывает, что отбор в природе идёт автоматически. Он является следствием борьбы за существование. При оплодотворении каждая зигота получает только шанс на жизнь. За саму жизнь приходится бороться. Мало просто выжить и благополучно состариться. Для того чтобы оставить свой след в эволюции, нужно произвести потомство. Мало просто произвести потомство, нужно это потомство сохранить. Жизнь — это непрерывная борьба за существование. Дарвин выделяет три формы борьбы за существование: 1) с неблагоприятными факторами неживой природы — жарой, холодом, засухой и т. п.; 2) с представителями других видов — хищниками, паразитами, конкурентами; 3) внутривидовую борьбу. Он предупреждает, что борьбу за существование не следует понимать как примитивную драку: «Я применяю этот термин в широком смысле, включая З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
сюда зависимость одного существа от другого, а также включая не только жизнь особи, но и успех в оставлении потомства». Кто же побеждает в борьбе за существование? Это особи, которые благодаря своим наследственным качествам оказались наиболее приспособленными к жизни в данный период времени и в данных условиях среды. Обратите особое внимание на это уточнение. Речь идёт не о приспособленности вообще, а о приспособленности к совершенно конкретным условиям жизни. Как только условия меняются (в ряду поколений или в разных районах обитания вида), меняются и критерии приспособленности. Дарвин показал, как естественный отбор в отдельных изолированных популяциях в разных условиях существования постепенно ведёт к расхождению — дивергенции признаков этих популяций и в конечном счёте к их превращению в отдельные виды. Главная заслуга Дарвина состоит в том, что он установил механизм эволюции, объясняющий как многообразие живых существ, так и их приспособленность к условиям существования. Этот механизм заключается в постепенном естественном отборе случайных ненаправленных наследственных изменений. Формирование современной эволюционной биологии. Дарвин ясно понимал, что наследственная изменчивость — основной материал для эволюции. Однако во времена Дарвина было неизвестно, как возникают и передаются в ряду поколений наследственные изменения. Наследственность объяснялась смешением родительских признаков в потомстве. Именно с этой позиции выступал против теории Дарвина математик Ф. Дженкин. Он считал, что отбор полезных наследственных вариантов невозможен, так как при смешивании они растворяются, разбавляются и, наконец, исчезают вовсе. Ответ на это возражение дала теория наследственности, созданная Грегором М е н д е л е м Выживание и преимущественное размножение приспособленных особей Дарвин назвал естественным отбором. АНАЛИЗИРУЕМ СИТУАЦИЮ Сравните разнообразие пород собак и разнообразие видов семейства собачьих. Почему породы собак различаются по внешнему облику больше, чем отдельные виды в природе? З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
(см. с. 210). Наследственность дискретна. Каждый родитель передаёт своему потомку одинаковое количество генов*. Гены могут подавлять или модифицировать проявления других генов, но не способны изменять информацию, записанную в них. Иначе говоря, гены не изменяются при слиянии с другими генами и передаются следующему поколению в той же форме, в какой они получены от предыдущего (правило чистоты гамет*). В случае неполного доминирования мы действительно наблюдаем у потомков первого поколения промежуточное проявление признаков родителей. Но во втором и последующих поколениях родительские признаки могут вновь проявиться в неизменном виде. В 20-х гг. XX столетия произошёл синтез теории Дарвина и менделевской генетики*. Возникла так называемая синтетическая теория эволюции. Решающую роль в осуществлении этого синтеза сыграл выдающийся отечественный генетик Сергей Сергеевич Ч е т - в е р и к о в (см. с. 211). На основании своих работ по анализу природных популяций он пришёл к пониманию механизмов накопления и поддержания индивидуальной изменчивости. Он показал, что природные популяции содержат огромные запасы наследственной изменчивости, которая служит материалом для отбора. В дальнейшем эта линия популяционно-генетических исследований процесса эволюции была продолжена в трудах Николая Владимировича Т и м о ф е е в аР е с о в с к о г о, Александра Сергеевича С е р е б р о в с к о г о и Николая Петровича Д у б и н и н а. Крупный вклад в формирование современной синтетической теории эволюции внесли Рональд Ф и ш е р, Джон Х о л д е й н, Сьюэл Р а й т. Они разработали основы генетической теории естественного отбора и показали, что наряду с направленными эволюционными изменениями, обусловленными отбором, существенную роль в эволюции могут играть случайные события. Феодосий Григорьевич Д о б р - ж а н с к и й и Эрнст М а й р установили важную роль географической изоляции в дивергенции популяций и заложили основы современной теории видообразования. Теория естественного отбора была развита в трудах выдающегося отечественного учёного Ивана Ивановича Ш м а л ь г а у з е н а (см. с. 211). Основы экологии, биогеографии и этологии (науки о поведении животных), заложенные в трудах Дарвина, развились в самостоятельные науки и, в свою очередь, внесли важнейший вклад в формирование современных представлений о путях, механизмах и закономерностях эволюции. Успехи эволюционной биологии в последние годы связаны с активным использованием идей и методов молекулярной генетики и биологии развития в эволюционных исследованиях. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Выяснение законов эволюции важно для решения практических задач. Сравнительно-эволюционный анализ геномов* используют для выявления и картирования* генов, вызывающих наследственные болезни человека. Методы эволюционной биологии позволяют установить механизмы появления и распространения инфекционных болезней, анализировать эволюцию устойчивости патогенных бактерий и вирусов к лекарственным средствам. Понимание механизмов эволюции чрезвычайно важно для разработки методов сохранения фауны и флоры. § 2 § 2 Молекулярные свидетельства эволюции Биохимическое единство живых организмов. Все живые организмы имеют одинаковые механизмы хранения, передачи и реализации наследственной информации. Эта информация записана в по- 1. Какие наблюдения привели Дарвина к мысли об изменяемости видов? 2. Как вы думаете, почему книга Дарвина о происхождении видов в природе начинается с происхождения пород домашних животных? 3. В чём сходство и различия между искусственным и естественным отбором? 4. Почему естественный отбор приводит к возникновению различий между разновидностями? 5. Почему современное эволюционное учение носит название синтетической теории эволюции? 6. Используя Интернет, подготовьте сообщения на темы «Путешествие Дарвина на «Бигле» и «Происхождение видов полтора века спустя». 7. На основании материала параграфа дайте определение понятия «дивергенция». Попробуйте сформулировать в одном предложении основную идею теории Дарвина. Что такое генетический код? Как осуществляются транскрипция и трансляция? Какие генные и хромосомные мутации вам известны? (Словарь.) Вопросы и упражнения Работа с информацией Работа с текстом К следующему уроку • Филогенез • Филогенетическое древо З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .