Москва 2014

Предмет «Окружающий мир» изучается в начальной школе с 1 по 4 класс. Особое значение данного предмета заключается в формировании у детей 6—10 лет целостного и системного представления о мире и месте человека в нем. Это и определяет его цель – формирование знаний о природе, месте в ней человека и общества. В связи с этой целью, одной из научных основ преподавания курса "Окружающий мир" являются такие естественные науки как зоология, ботаника и землеведение.

Зоология (от древнегреческого ζῷον — животное и λόγος — учение) — биологическая наука, предметом изучения которой являются представители царства животных. Зоология изучает физиологию, анатомию, эмбриологию, экологию, филогению животных.

В настоящее время, в связи с усиливающимся воздействием человека на природу, зоология приобретает особое значение как не только научная, но и мировоззренческая основа жизни человека в условиях кризисного состояния биосферы. Установить правильные взаимоотношения с другими живыми организмами, обеспечивающими поддержание жизни на нашей планете, является приоритетной задачей для цели устойчивого развития. С экологической точки зрения, устойчивое развитие должно обеспечивать целостность биологических и физических природных систем. Особое значение имеет жизнеспособность экосистем, от которых зависит глобальная стабильность всей биосферы.

Самой крупной биологической системой на нашей планете является биосфера, определяемая как область существования и функционирования ныне живущих организмов. В. И. Вернадский выделял в биосфере три вида веществ: живое, неживое и биогенное.

Неживое вещество – это газообразные, жидкие и твердые тела, не включенные в биологические круговороты. Биогенное вещество – это вещество, образованное в результате деятельности живых организмов. Живое вещество – это все ныне живущие организмы. Живое обладает рядом специфических свойств: обмен веществ, трансформация энергии, способность к воспроизведению, изменчивость, чувствительность.

Живые организмы делятся на два домена (империи). Вирусы и фаги относятся к домену Неклеточные. Все остальные живые организмы состоят из одной или большего числа клеток, поэтому они составляют империю Клеточные.

На основании строения клетки живые организмы делятся на надцарства.

Система живых организмов:

1. Надцарство Доядерные организмы, или Прокариоты

1.1. Царство Эубактерии.

1.2. Царство Археи.

2. Надцарство Ядерные организмы, или эукариоты.

2.1. Царство Животные.

2.2. Царство Грибы.

1.3 Царство Растения.

Надцарства делятся на царства, далее на подцарства. Живо́тные (лат. Animalia или Metazoa) — традиционно (со времён Аристотеля) выделяемая категория организмов, в настоящее время рассматривается в качестве биологического царства. Животные являются основным объектом изучения зоологии.

Животные относятся к эукариотам (в клетках имеются ядра). Классическими признаками животных считаются: внутреннее пищеварение и способность активно передвигаться.

В царстве животных выделяют два подцарства: одноклеточные Protozoa и многоклеточные Metazoa. Далее подцарства делятся на типы, затем на подтипы, классы, отряды, семейства, роды и виды. Название вида состоит из существительного и прилагательного. Например, человек разумный. Существительное – это название рода, а прилагательное – вида. Попробуем определить принадлежность к этим категориям нашей домашней кошки. Она относится к надцарству эукариоты, царству животные, типу хордовые, подтипу позвоночные, классу млекопитающие, отряду хищные, семейству кошачьи, роду кошки, виду лесной кот. Человек разумный также является представителем животного мира и относится к виду человек разумный. Попробуйте определить его место в зоологической классификации.

Клетка является элементарной, т.е. наименьшей, структурно-функциональной единицей живых организмов империи Клеточные. Наука о клетке – цитология, могла появиться и развиваться только благодаря изобретению микроскопа и совершенствованию микроскопической техники. В 1665 г. англичанин Роберт Гук рассмотрел и описал клеточное строение растительного образца – коры пробкового дуба. Именно Р.Гук впервые употребил термин «клетка». В ХIХ в. немецкими учеными Т.Шванном, М. Шлейденом, Р. Вирховым была сформулирована клеточная теория. Современная клеточная теория рассматривает клетку как важнейшую составную часть многоклеточного организма. Клетка также является единицей функционирования и развития организмов. Сама же клетка – сложная целостная система, образована взаимодействующими компонентами – внутриклеточными структурами, выполняющими разнообразные функции, способная к саморегуляции, самовоспроизведению и самостоятельному существованию в виде одноклеточных организмов.

Современными достижениями электронной микроскопии установлено два типа клеток: прокариотическая и эукариотическая.

Прокариотические клетки устроены сравнительно просто. В них нет морфологически обособленного ядра, генетическая информация заключена в кольцевидной ДНК, которая располагается в цитоплазме; мембранные органеллы отсутствуют; в цитоплазме имеются многочисленные мелкие рибосомы; реснички и жгутики имеют особую структуру; клеточная оболочка состоит из вещества муреин. Размножение происходит путем простого деления надвое. Прокариотические клетки очень малы, их размер не более 10 мкм. В неблагоприятных условиях образуется спора, окруженная плотной оболочкой. Прокариотические клетки имеют бактерии и цианеи (сине-зеленые водоросли), которые благодаря особенностям строения, жизнедеятельности и размножения выделены в надцарство прокариот – доядерных организмов.

Клетки всех остальных организмов (грибы, растения, животные) являются эукариотическими и составляют надцарство эукариот (ядерных).

Главная характеристика этих клеток – наличие ядра, отделенного от цитоплазмы клетки ядерной мембраной, в котором наследственное вещество ДНК находится в виде хромосом. Клетки эукариот более крупные – от 10 до 100 мкм, сложнее устроены, имеют внутриклеточные структуры – органеллы. В строении клеток грибов, растений, животных имеются значительные отличия.

Основой строения как одноклеточных, так и многоклеточных животных является клетка. В состав клетки животных входят следующие элементы.

1. Ядерная структура:

1.1 ядерная оболочка;

1.2 ядрышко;

1.3 хроматин;

1.4 ядерный сок (нуклеоплазма).

2. Клеточная оболочка (гликокаликс).

3. Цитоплазма:

3.1 гиалоплазма;

3.2 плазматическая мембрана (плазмалемма);

3.3 мембранные компоненты или вакуолярная система: гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи, лизосомы;

3.4 мембранные органеллы – митохондрии;

3.5 немембранные компоненты: рибосомы, фибриллы и другие.

Схема строения животной клетки: 1- цитоплазма; 2 – аппарат Гольджи; 3 – вакуоль; 4 – ядро; 5 – ядрышки; 6 – эндоплазматическая сеть; 7 – митохондрии; 8 – клеточная мембрана.

Ядро окружено двойной мембраной. Обычно ядерная мембрана имеет очень узкие поры, через которые осуществляется перенос информационной РНК, которая синтезируется на ДНК, а затем поступает в цитоплазму. Нуклеоплазма – внутренняя среда ядра – представляет собой водный раствор различных органических веществ, в том числе и хромотина, из которого во время деления формируются хромосомы. В хроматине клеточного ядра содержится основная часть генетического материала. Хроматин состоит из длинных цепей двуспиральной ДНК, к которой прикрепляются белки. В основном состоянии у неделящейся клетки нити хроматина настолько тонки, что не видны в световой микроскоп, поэтому ядро кажется прозрачным. На определенных участках хромосом формируется плотное тельце - ядрышко. В ядрышках происходит запасание нуклеотидов и синтез РНК, используемых для построения некоторых других типов РНК и при удвоении цепи ДНК.

Клетки многоклеточных организмов отграничены друг от друга оболочкой. Клеточная оболочка (плазмолемма) животных клеток имеет наружный слой - гликокаликс толщиной 10-20 нм. Этот слой состоит из углеводов, молекулы которых присоединены к фосфолипидам и белкам наружной мембраны - плазмолеммы. Оболочка выполняет защитную, отграничивающую, транспортную и барьерную функцию, регулирует химический состав клетки, избирательно распознает биологически активные вещества с помощью рецепторов.

Цитоплазма клетки заполняет всю клетку, это ее внутренняя среда. Основное вещество цитоплазмы называется матриксом или гиалоплазмой. В состав гиалоплазмы входят все внутриклеточные структуры и обеспечивается их взаимодействие. Гиалоплазма – сложная коллоидная система. В цитоплазме обнаружены включения, которые носят временный характер. Это могут быть запасные питательные вещества (жир, гликоген), продукты метаболизма. Или вещества, подлежащие удалению из клетки (пигменты, гранулы секрета).

Клеточная мембрана - важнейшая часть клетки. Она разделяет внутреннюю и наружную среду клетки и удерживает все клеточные компоненты вместе. Кроме того, из складок клеточной мембраны образованны вакуолярная система и клеточные двумембранные органеллы. Клеточная мембрана представляет собой двойной слой молекул фосфолипидов и крупные белковые молекулы, погруженные в этот слой или находящиеся на его поверхности. Основная функция наружной клеточной мембраны - это регуляция переноса веществ из клетки и в клетку.

В цитоплазме находятся внутренние мембраны, образующие различные органеллы. Эти мембраны являются складками наружной мембраны. Внутренние мембраны, составляющие единое целое с наружной как ее складки, отделяются, и контакт с наружной мембраной прерывается.

Эндоплазматическая сеть. Состоит из канальцев и пузырьков внутренних мембран, тянущихся от поверхности клетки и до ядра. Участки сети, покрытые рибосомами, называют шероховатой эндоплазматической сетью, а лишенные их - гладкой. Диаметр рибосом около 15 нм, они состоят наполовину из белков, наполовину из рибонуклеиновых кислот. Их основная функция - синтез белков. К гладкой эндоплазматической сети прикреплены различные белки-ферменты, осуществляющие синтез жиров и углеводов. По мембранным трубочкам и канальцам происходит перемещение синтезированных веществ.

Аппарат Гольджи - это специализированная часть эндоплазматической сети, состоящий из плоских мембранных мешочков, собранных в стопки. Он участвует в образовании третичной и четвертичной структуры белков, присоединение углеводных групп к белкам и использование этих белков для построения клеточной мембраны и мембраны лизосом.

Лизосомы - это маленькие, окруженные одинарной мембраной пузырьки. Они отпочковываются от аппарата Гольджи. Лизосомы содержат разнообразные ферменты, которые расщепляют крупные молекулы, в частности белковые. При внутриклеточном пищеварении ферменты поступают в пищеварительные вакуоли из лизосом. Лизосомы используются для разрушения клеток и их компонентов

Митохондрии - относительно крупные двумембранные компоненты со сложной структурой. Они состоят из окруженного внутренней мембраной матрикса, и наружной мембраны. Внутренняя мембрана сложена в складки - кристы. На кристах размещаются скопления белков - ферментов, катализирующих окисление углеводов и жиров. Таким образом, в митохондриях происходят процессы клеточного кислородного дыхания и бескислородного дыхания – брожения.

Фибриллярные структуры образованы полыми микротрубочками, которые состоят из белковых единиц, организованных в виде спирали. Некоторые простейшие образуют псевдоподии - длинные тонкие цитоплазматические выросты, которыми они захватывают пищу. Псевдоподии сохраняют свою форму благодаря жесткости микротрубочек. Из микротрубочек формируются также жгутики или реснички, служащие органами движения клетки в воде. Сокращение мышечных клеток осуществляется путем скольжения белковых нитей - фибрилл относительно друг друга, что приводит к укорочению клетки.

Большинство животных — многоклеточные организмы.

Группы клеток, сходные по происхождению, строению и выполняемым функциям, называют тканями. Наука, изучающая ткани, называется гистологией.

Ткани животных, в отличие от тканей растений, содержат много межклеточного вещества. У животных различают эпителиальную, соединительную, мышечную и нервную ткани.

Эпителиальная ткань, или эпителий, покрывает поверхность тела, выстилает полости внутренних органов и образует большую часть желез. Она содержит мало межклеточного вещества по сравнению с другими тканями. Клетки прилегают плотно друг к другу, выполняя тем самым защитную функцию.

Эпителий обладает высокой способностью к восстановлению — регенерации. Это играет важную роль в заживлении ран. Например, в кишечнике человека эпителий восстанавливается за 2 дня, в коже — за 2 недели.

В зависимости от количества слоев клеток эпителиальная ткань может быть однослойной или многослойной. По форме клеток различают эпителий плоский, кубический, цилиндрический. По функциям — железистый, покровный, мерцательный.

Г

Схема строения различных видов эпителия: А — однослойный цилиндрический, Б — однослойный кубический, В — однослойный плоский; Г – многослойный.

Соединительная ткань связывает органы между собой и образует прослойки между ними. В ней хорошо выражено межклеточное вещество. Соединительная ткань обладает самой высокой регенеративной способностью. Эта ткань имеет много разновидностей: рыхлая (расположена в промежутках между органами), жировая (клетки ее накапливают жир), костная (образует костный скелет), хрящевая (расположена в суставах, между позвонками), плотная (образует сухожилия, связки). Особый вид соединительной ткани — кровь. Основные функции соединительной ткани — опора, питание и защита.

Мышечная ткань составляет основную массу мышц. Она обеспечивает движение самого организма и движение внутри него. Так, передвижение пищи в пищеварительном канале возможно благодаря работе этой ткани. Различают три типа мышечной ткани: поперечно-полосатую, гладкую и сердечную.

Типы мышечной ткани:

1 — поперечно-полосатая мышечная ткань образует основную массу скелетной мускулатуры;

2 — гладкая мышечная ткань входит в состав внутренних органов, содержится в стенках кровеносных сосудов, коже, сосудистой оболочке глаза;

3 — сердечная мышечная ткань образует сердце и обеспечивает его работу.

Нервная ткань образована нервными клетками, или нейронами, которые воспринимают, проводят, анализируют раздражения, и другими клетками.

Нейрон состоит из тела и отростков — одного длинного (аксона) и маленьких, ветвящихся (дендритов). Нервная ткань составляет нервную систему организма, которая координирует все его функции, осуществляет связь органов между собой и с окружающей средой.

Строение нервной клетки

Живой организм находится во взаимоотношениях со всеми телами и явлениями, которые его окружают, то есть со средой обитания. Любое условие среды обитания является экологическим фактором.

Современная классификация экологических факторов включает:

1. Космические факторы.

2. Абиотические.

2.1. Климатические факторы (влажность, температура, освещенность, давление и т.д.).

2.2. Почвенно-грунтовые факторы.

2.3. Факторы рельефа.

3. Биотические факторы.

3.1. Симбиоз.

3.2. Антибиоз.

3.3. Нейтрализм.

4. Антропогенные факторы.

5. Социальные факторы.

В настоящее время на нашей планете живые организмы освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике своих условий. Водная среда была первой, в которой возникла и распространилась жизнь. Второй специфической средой жизни стали сами живые организмы, каждый из которых представляет собой целый мир для населяющих его паразитов и симбионтов. В последующем живые организмы, овладевая воздушно-наземной средой, создали и заселили почву.