Wydrukuj Zapisz jako PDF Dodaj do ulubionych Udostępnij materiał

Poza Ziemią na żadnej innej planecie Układu Słonecznego nie stwierdzono istnienia życia. Kiedy i w jakich okolicznościach powstało? Jakie formy przyjmują istoty żywe? Jakie środowiska zamieszkują i jak się do nich przystosowały? Jakie miejsce wśród istot żywych zajmuje człowiek? Te i inne tajemnice życia będziesz odkrywać na lekcjach biologii.

RVDR2vTLQgkzI1
Źródło: U.S. Army RDECOM (http://commons.wikimedia.org), edycja: Aleksandra Ryczkowska, licencja: CC BY 2.0.
Już wiesz
  • na Ziemi żyje wiele różnych organizmów;

  • organizmy są przystosowane do warunków środowiska, w którym żyją.

Nauczysz się
  • wyjaśniać, czym zajmuje się biologia;

  • wymieniać cechy organizmów i czynniki niezbędne im do życia;

  • określać zakres badań wybranych dyscyplin biologii: zoologii, botaniki, mikrobiologii i mikologii;

  • wymieniać najważniejsze odkrycia w dziejach biologii i uzasadnisz swój wybór.

i9FaFfpM3v_d5e174

1. Cechy istot żywych

Trudno jest jednoznacznie i całościowo stwierdzić, czym są istoty żywe. Jedną z cech, która pozwala łatwo odróżnić je od materii nieożywionej, jest zdolność do samodzielnego poruszania się. Większość zwierząt rzeczywiście się przemieszcza, ale na przykład rośliny tkwią nieruchomo w podłożu, choć są żywe. Organizmy odbierają informacje z otoczenia i w odpowiedzi na nie zmieniają swoje zachowania bądź funkcjonowanie organizmu, ale łatwo to zaobserwować bez szczegółowych badań tylko u gatunków zdolnych do ruchu. Organizm rośnie w początkowym okresie istnienia, ale dorosły osobnik na ogół już nie zwiększa swoich rozmiarów. Co więcej, zjawisko podobne do wzrostu możemy obserwować w przypadku niektórych nieożywionych obiektów, np. kryształów soli. Organizmy uzyskują potrzebną do życia energię dzięki oddychaniu. Mimo to nasiona niektórych roślin mogą przebywać długi czas w stanie, w którym nie wykazują nawet śladów oddychania. Jak widać, zdefiniowanie tego, czym jest organizm, nie jest prostym zadaniem.

Według współczesnych biologów żywa istota to taka, która pobiera ze środowiska potrzebne substancje i przekształca je w energię, czyli odżywia sięoddycha oraz może się rozmnażać. Organizmy mają zdolność do ewolucjiewolucja biologicznaewolucji, co oznacza, że ich kolejne pokolenia stopniowo przystosowują się do zmieniających się warunków środowiska. Wszystkie organizmy zbudowane są z  komórek i mogą przyjmować różne formy. Najprostsze są jednokomórkowe bezjądrowe bakterie, najbardziej złożone składają się z bilionów komórek różnych rodzajów (drzewa czy wieloryby).

R14VTNSh1b8ef1
Ilustracja przedstawia osiem czworokątów w różnych kolorach. W każdym z nich znajduje się nazwa czynności życiowej organizmów. Kiedy najeżdża się kursorem na napis, rozwija się opis czynności życiowej. Drugie kliknięcie powoduje zwijanie opisu. Pierwszy od lewej jest ruch, czyli przemieszczanie organizmów lub ich organów w celu zdobywania pokarmu i ochrony przed niebezpieczeństwem. Wzrost to zwiększanie masy i rozmiarów organizmów, może się odbywać u roślin przez całe życie, a u zwierząt w młodości. Kolejna czynność życiowa to reakcja na bodźce, która umożliwia organizmom przystosowanie się do zmiennych warunków środowiska. Odżywianie to dostarczanie organizmowi składników pokarmowych. Oddychanie służy uwalnianiu energii, potrzebnej organizmowi do życia. Wydalanie to usuwanie z organizmu niepotrzebnych lub szkodliwych substancji, powstających w komórkach. Rozmnażanie służy zwiększeniu liczby organizmów tego samego gatunku.
Źródło: Aleksandra Ryczkowska, Michał Szymczak, licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 1

Wszystkie istoty zamieszkujące naszą planetę mają takie cechy, którymi różnią się od materii nieożywionej. Wyjaśnij, czy żaba, zimą zapadająca w stan odrętwienia, jest istotą żywą?

Wskazówka

Jakie cechy charakteryzują organizm? Czym się on różni od martwego przedmiotu?

i9FaFfpM3v_d5e231

2. Czego organizm potrzebuje do życia?

Na Ziemi panują idealne warunki sprzyjające istnieniu życia. Obecność światła, wody, tlenu, dwutlenku węgla oraz odpowiednia temperatura przyczyniają się do tego, że nasza planeta zamieszkiwana jest przez miliony gatunków. Jej odległość od Słońca zapewnia wystarczającą ilość energii świetlnej oraz temperaturę, w której woda występuje w trzech stanach skupienia. Ruch obrotowy sprawia, że Ziemia nagrzewa się równomiernie, z kolei odpowiednia masa decyduje o utrzymaniu wokół Ziemi atmosfery, która działa jak powłoka zatrzymująca ciepło. Tlen i dwutlenek węgla zawarte w atmosferze to dwa gazy najważniejsze dla życia.

R7d6xzHYqAOyw1
Źródło: Anna Jasnos, licencja: CC BY 3.0.
Ciekawostka

Ekstremofile to grupa organizmów funkcjonujących w warunkach ekstremalnych, znacznie odbiegających od tych, w których żyje większość organizmów na Ziemi. Jedne świetnie sobie radzą w bardzo wysokiej lub wyjątkowo niskiej temperaturze, inne – w bardzo dużym zasoleniu czy przy wysokim ciśnieniu. Należą do nich niektóre bakterie. Zamieszkują gorące źródła gejzerów, zimne wody lodowców, silnie zasolone wody kopalni, a także żołądek człowieka. Zdolność organizmów ziemskich do bytowania w tak nieprzyjaznych środowiskach pozwala przypuszczać, że na innych planetach, gdzie surowe warunki są codziennością, także może istnieć życie.

i9FaFfpM3v_d5e276

3. Biologia jako nauka przyrodnicza

BiologiabiologiaBiologia jest nauką o życiu – bada organizmy żyjące dziś na Ziemi oraz te, które żyły w dawnych czasach. Jej nazwa pochodzi od greckich słów: bios – życie i  logos – nauka. Termin ten wprowadził na początku XIX wieku francuski przyrodnik – Jean Baptiste Lamarck. Biolodzy badają budowę organizmów i ich czynności życiowe, analizują także zależności zachodzące między organizmami i środowiskiem. Próbują odpowiedzieć na pytania: Skąd pochodzą organizmy? Jak doszło do powstania tak ogromnej ich różnorodności? W jaki sposób organizmy przekazują swoje cechy potomstwu?

Biologia to nauka oparta na obserwacjach, eksperymentach i wyjaśnianiu faktów. Naukowcy nie ograniczają się do pracy w laboratorium, prowadzą także badania organizmów w ich naturalnym środowisku – we wszystkich zakątkach Ziemi. Biologia jest szybko rozwijającą się dziedziną wiedzy przyrodniczej i obejmuje wiele dyscyplin.

RVDR2vTLQgkzI1
Źródło: U.S. Army RDECOM (http://commons.wikimedia.org), edycja: Aleksandra Ryczkowska, licencja: CC BY 2.0.
Główne dyscypliny biologii z uwzględnieniem grupy badanych organizmów

Dyscyplina biologii

Grupa badanych organizmów

antropologiaantropologia fizycznaantropologia

człowiek

botanikabotanikabotanika

rośliny

mikologiamykologiamikologia

grzyby

mikrobiologiamikrobiologiamikrobiologia

mikroorganizmy

zoologiazoologiazoologia

zwierzęta

Przykładowe dyscypliny biologii z uwzględnieniem problemów badawczych

Dyscyplina biologii

Problemy badawcze

anatomia

budowa wewnętrzna organizmów

biochemia

przemiany substancji chemicznych w organizmach

cytologia

budowa i funkcjonowanie komórki

ekologia

współzależności między organizmami i środowiskiem

embriologia

rozwój zarodkowy organizmów

ewolucjonizm

pochodzenie organizmów

fizjologia

czynności życiowe organizmów

genetyka

przekazywanie cech potomstwu

histologia

budowa, rozwój i czynności tkanek

systematyka

porządkowanie i grupowanie organizmów

Polecenie 2

Nazwy oznaczające grupy organizmów można rozszyfrować, wydzielając ich elementy znaczeniowe, następnie zaś wyjaśniając tworzące je słowa w języku greckim lub łacińskim. Ustal, korzystając ze wskazówki, co dosłownie oznaczają terminy: ekstremofile i autotrofy.

Wskazówka

Jak przetłumaczysz składowe terminu: „ekstremo” (extremus – końcowy, skrajny) i „file” (philein –lubić); „auto” (autos – sam) i „trofy” (trophikos – odżywczy)?

Ciekawostka

W ostatnich latach badania kosmosu zapoczątkowały nowy dział biologii – kosmobiologię, która bada, w jaki sposób na Ziemi powstało życie, także miejsca w Układzie Słonecznym i poza nim, w których mogłyby żyć organizmy.

i9FaFfpM3v_d5e346

4. Historia nauk biologicznych

Podstawy naukowego poznania świata powstały w starożytności. Już wtedy opisywano organizmy i dzielono je na grupy. Szczegóły budowy ludzkiego ciała i działania jego narządów zawdzięczamy badaczom z XVI stulecia. Wiek XVII zapisał się szczególnym wynalazkiem – pierwszym mikroskopem, dzięki któremu odkryto świat mikroorganizmów. Podstawy współczesnej systematyki organizmów stworzono w XVIII stuleciu. W wieku XIX wykazano, że wszystkie organizmy zbudowane są z  komórek, ogłoszono teorię ewolucji biologicznej, odkryto reguły dziedziczenia cech organizmów. Wiek XX to dynamiczny rozwój biochemii i  genetykigenetykagenetyki. Skonstruowanie mikroskopu elektronowego umożliwiło zgłębianie tajników budowy komórek i cząsteczek chemicznych. Poznanie DNA, w którym zapisane są cechy każdego organizmu, było jednym z największych odkryć w dziejach ludzkości. Spowodowało rozwój inżynierii genetycznejinżynieria genetycznainżynierii genetycznej oraz pozwoliło na odczytanie genomugenomgenomu człowieka. Obecne stulecie – wiek biotechnologiibiotechnologiabiotechnologii – daje nadzieję na wykorzystanie celowo przekształconych organizmów do walki na przykład z chorobami.

Polecenie 3

ArystotelesArystotelesArystoteles uważał, że niektóre organizmy, np. myszy i szczury, powstają z rozkładających się szczątków organicznych lub brudnych szmat, larwy owadów zaś – z gnijącego mięsa. Pogląd ten (teoria samorództwa) obowiązywał w nauce ponad dwa tysiąclecia. Dopiero w 1668 roku Francesco Redi przeprowadził doświadczenie, umieszczając kawałki mięsa w pojemnikach z bardzo gęstej siatki. Okazało się, że w mięsie nie pojawiły się larwy, co przeczyło przekonaniom Arystotelesa. Wyjaśnij wynik doświadczenia Rediego i sformułuj płynące z tego wnioski.

i9FaFfpM3v_d5e386

Słowniczek

antropologia fizyczna
antropologia fizyczna

inaczej biologia człowieka; dział biologii zajmujący się badaniem zmienności cech budowy i fizjologii człowieka w czasie i przestrzeni

Arystoteles
R19uUnscDhD6z1
Źródło: Eric Gaba (http://commons.wikimedia.org), edycja: Aleksandra Ryczkowska, licencja: CC BY-SA 2.5.

Arystoteles

Był jednym z najwybitniejszych greckich filozofów. Stworzył pierwszy naukowy system klasyfikacji roślin i zwierząt, opisał około 500 gatunków zwierząt. Badał ich budowę i obserwował rozwój. Stwierdził między innymi, że delfiny są ssakami, a nie rybami.

biochemia
biochemia

nauka zajmująca się przemianami substancji chemicznych w organizmach

biologia
biologia

nauka o organizmach żywych, ich pochodzeniu, rozwoju i różnorodności oraz zależnościach między nimi i środowiskiem, w którym żyją

biotechnologia
biotechnologia

dyscyplina nauk technicznych wykorzystująca procesy biologiczne na skalę przemysłową

botanika
botanika

dział biologii zajmujący się roślinami

Francis Crick

Francis Crick

Angielski biochemik, genetyk i biolog. W 1954 roku wspólnie z Jamesem Watsonem odkrył strukturę przestrzenną DNA, za co obaj w roku 1962 otrzymali Nagrodę Nobla. Zajmował się badaniem kodu genetycznego warunkującego przekazywanie informacji genetycznej.

ewolucja biologiczna
ewolucja biologiczna

ciągły, powolny, nieodwracalny proces zmian, którym podlegają gatunki, polegający na ich dostosowywaniu się do środowiska; jego rezultatem jest powstawanie nowych gatunków

Karol Darwin
RJHCFbFCgu3cx1
Karol Darwin

Karol Darwin

Angielski przyrodnik i podróżnik. W 1858 roku sformułował teorię ewolucji biologicznej. Głosi ona, że wszystkie organizmy żyjące na Ziemi podlegają powolnym i nieodwracalnym zmianom, których rezultatem jest powstawanie nowych gatunków. Człowiek, tak jak inne gatunki, powstał w wyniku ewolucji świata zwierzęcego.

genetyka
genetyka

dział biologii zajmujący się zmiennością organizmów i dziedziczeniem ich cech

genom
genom

podstawowa (pojedyncza) ilość informacji genetycznej organizmu; zespół genów zawartych w komórce rozrodczej

inżynieria genetyczna
inżynieria genetyczna

nauka zajmująca się wprowadzaniem zmian do materiału genetycznego (DNA) organizmów, które dzięki temu uzyskują pożądane przez człowieka cechy

Antonie van Leeuwenhoek
ReKBPmq1EkdZT1
Źródło: www.rijksmuseum.nl (http://commons.wikimedia.org), public domain.

Antonie van Leeuwenhoek

Holenderski kupiec pasjonujący się przyrodą. Około 1677 roku skonstruował mikroskop optyczny, za pomocą którego odkrył dotychczas nieznany świat mikroorganizmów. Obserwował bakterie, jednokomórkowy plankton stawowy, ale także naczynia włosowate, krwinki czerwone i ludzkie plemniki.

Karol Linneusz
RO7IponW3kqds1
Źródło: Togamek (http://commons.wikimedia.org), edycja: Aleksandra Ryczkowska,, licencja: CC BY-SA 3.0.

Karol Linneusz

Szwedzki przyrodnik. W 1735 roku ogłosił dzieło System naturalny, w którym przedstawił system klasyfikacji roślin i zwierząt. Wprowadził zasady podwójnego nazewnictwa gatunków, które przetrwały do dziś. Pierwszy zaliczył człowieka do świata zwierząt.

Grzegorz Mendel
R61U696zgQyDk1
Źródło: Bateson, William (http://commons.wikimedia.org), public domain.

Grzegorz Mendel

Zakonnik, opat zakonu augustianów w Brnie na Morawach. Prowadząc badania na roślinach, udowodnił, że przekazywanie cech potomstwu, czyli dziedziczenie, odbywa się według ustalonych reguł, nazwanych później prawami Mendla. W 1866 roku opublikował wyniki swoich prac w dziele Badania nad mieszańcami roślin. Znaczenie obserwacji Mendla nie zostało docenione aż do początków XX wieku, kiedy ponowne „odkrycie” sformułowanych przez niego praw umożliwiło powstanie nowej dziedziny nauki – genetyki.

mikrobiologia
mikrobiologia

dział biologii zajmujący się mikroorganizmami, do których należą bakterie, niektóre grzyby oraz protisty

mikologia
mikologia

dział biologii badający budowę i czynności życiowe grzybów i grzybopodobnych przedstawicieli protistów

Ludwik Pasteur
R1Nplo7Pzje2V1
Źródło: Nadar (http://commons.wikimedia.org), public domain.

Ludwik Pasteur

Francuski biolog i chemik. Stworzył podstawy nowoczesnej mikrobiologii. Wyjaśnił znaczenie mikroorganizmów w procesie fermentacji, który był uznawany za proces typowo chemiczny. Udowodnił, że wszystkie mikroorganizmy pochodzą od podobnych form żywych, nie zaś – jak wcześniej sądzono – z materii nieorganicznej („z niczego”). Opracował metodę zwalczania mikroorganizmów za pomocą wysokiej temperatury, nazywaną poźniej pasteryzacją. Dzięki jego odkryciom średnia długość życia mieszkańców Europy zwiększyła się niemal dwukrotnie.

przemiana materii i energii
przemiana materii i energii

procesy tworzenia i rozkładu związków chemicznych zachodzące w komórce, zapewniające jej wykonywanie czynności życiowych

Matthias Schleiden
R128FMCVIVmh41
Źródło: Unknown (http://commons.wikimedia.org), licencja: CC BY 3.0.

Matthias Schleiden

Niemiecki botanik i anatom roślin, profesor uniwersytetu w Jenie. Badał strukturę komórkową roślin. W 1839 roku razem z Theodorem Schwannem wykazał, że rośliny i zwierzęta są zbudowane z komórek. Dało to podstawy do sformułowania komórkowej teorii budowy organizmów.

Theodor Schwann
RbZPOJgcHr2Dq1
Źródło: Unknown (http://commons.wikimedia.org/wiki), public domain.

Theodor Schwann

Niemiecki zoolog, fizjolog i histolog, profesor Uniwersytetu w Louvan i Liège. W 1836 roku podczas badań procesów trawienia wyizolował pierwszy enzym – substancję odpowiedzialną za trawienie w żołądku – i nazwał go pepsyną. Wspólnie z Matthiasem Schleidenem jest uznawany za twórcę komórkowej budowy organizmów, według której komórki są podstawowymi jednostkami budulcowymi i funkcjonalnymi istot żywych.

Jędrzej Śniadecki
R1UCAIk19kbxN1
Źródło: Aleksander Sleńdziński (http://commons.wikimedia.org), public domain.

Jędrzej Śniadecki

Autor dzieła poświęconego fizjologii Teoria jestestw organicznych, przetłumaczonego na wiele języków. Badał przemiany materii w organizmie z wykorzystaniem praw chemii i fizyki, głosił jedność materii nieożywionej i ożywionej. Propagował higienę, zdrowe odżywianie i aktywność fizyczną.

James Watson
Rb2YS3Pw5T56K1
Źródło: Cold Spring Harbor Laboratory (http://commons.wikimedia.org), public domain.

James Watson

Amerykański genetyk i biofizyk. Współodkrywca budowy cząsteczki DNA. W 1953 roku wraz z Francisem Crickiem zaprezentował model DNA, za co obaj w roku 1962 otrzymali Nagrodę Nobla. Badania nad DNA spowodowały lawinę dalszych odkryć. Watson był jednym z pomysłodawców i pierwszym szefem programu poznania ludzkiego genomu (The Human Genome Project), który miał za zadanie sporządzenie map wszystkich genów człowieka.

zoologia
zoologia

dział biologii badający budowę i czynności życiowe zwierząt

i9FaFfpM3v_d5e1229

Podsumowanie

  • Organizmy zbudowane są z komórek.

  • Organizmy pobierają ze środowiska substancje do budowy ciała i energię potrzebną do podtrzymania czynności życiowych.

  • Czynniki środowiska mają wpływ na życie i aktywność organizmów.

  • Biologia jest nauką badającą organizmy żyjące na Ziemi.

  • Rozwój nauk biologicznych umożliwił poznanie świata istot żywych, w tym także człowieka.

Praca domowa
Polecenie 4.1

1. Wymień czynności życiowe, które wykonuje każdy organizm.

Polecenie 4.2

2. Odpowiedz, z jakiej dyscypliny biologii konieczna jest wiedza, aby:

  1. rozmnażać rośliny;

  2. przewidzieć, jaką grupę krwi może mieć potomstwo;

  3. ustalić gatunek, do którego należy znaleziony na łące ślimak;

  4. określić położenie nerek w organizmie.

Polecenie 4.3

3. Wyszukaj w dowolnych źródłach i wymień nazwisko polskiego uczonego, którego zaliczysz do pionierów badań biologicznych. Uzasadnij swój wybór.

i9FaFfpM3v_d5e1386

Zadania

Ćwiczenie 1
R6emAetL5lZ851
Zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 2.0.
Ćwiczenie 2
RTgcSwMMgI4Oy1
Zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 2.0.
Ćwiczenie 3
R8m2qOlgmlmTL1
Zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 2.0.
Ćwiczenie 4
RgxUdVQYnn2Rm1
Zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 2.0.
Ćwiczenie 5
RLf97XQiJJOUD1
Zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 2.0.
Ćwiczenie 6
R1AGLMTCYZcvE1
Zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 2.0.
Ćwiczenie 7
RlSkshLNq8QMk1
Zadanie interaktywne
Źródło: Alicja Kasińska, licencja: CC BY 3.0.