Біологія. 7 клас. Андерсон

Шановні семикласники!

Шановні семикласниці!

Ця книжка розпочинає серію підручників з курсу «Біологія». Ви маєте пригадати набуті раніше знання щодо ознак живого, адже в цьому навчальному році підручник поведе вас шляхом пізнання його різноманіття.

Ви вже знаєте, що підручник — не просто книжка для читання, тому дуже важливо вміти працювати з ним. Для цього необхідно знати, як побудовано саме цей підручник. Тож спочатку погортайте його сторінки й ознайомтеся зі структурою.

Щоб підручником було зручно користуватися, кожен параграф розпочинається на парній сторінці, а закінчується — на непарній. Ілюстрації розміщено здебільшого в нижній частині тієї самої сторінки, де на них є посилання в тексті параграфа. Так само до них запропоновано завдання та інтерактивні вправи — це дасть змогу ретельно опрацювати частину змісту параграфа відразу під час його вивчення. Ви будете покроково сприймати інформацію, аналізувати її, узагальнювати щойно набуті знання. На сторінках параграфів також є завдання щодо підготовки повідомлення або створення проєкту, які вимагають ґрунтовної роботи з пошуку наукової інформації. Опрацювання таких завдань часто вимагає часу, а отже ви маєте сформувати власне домашнє завдання.

Кожен крок роботи зі змістом підручника має відповідне позначення залежно від того, який її вид пропонується виконати.

Виконуючи лабораторні дослідження, лабораторні та практичні роботи, ви матимете змогу застосовувати набуті знання на практиці, розвивати свою дослідницьку інтуїцію.

За допомогою рубрики «Аналізуємо інформацію, робимо висновки» ви ознайомитеся з цікавими науковими фактами, отримаєте навички аналізу нової інформації з використанням набутих раніше знань. Завдання, що вимагають розгорнутої відповіді, спонукатимуть до роздумів над складними або проблемними питаннями, пошуками відповідей за допомогою наукової літератури.

Тестові завдання рубрики «Самоконтроль рівня навчальних досягнень» до кожної теми допоможуть вам проконтролювати рівень власних навчальних досягнень, усвідомити прогалини в знаннях, сформувати навички роботи з тестовими завданнями різних форм. Це стане в пригоді під час підготовки до державної підсумкової атестації та складання зовнішнього незалежного оцінювання.

Підручник містить електронний додаток, який сприяє зручній самоперевірці та покращенню ефективності навчання, допомагаючи краще розуміти та вивчати навчальний матеріал. Він представлений QR-кодами в різних розділах підручника, зокрема в параграфах або на сторінках рубрики «Самоконтроль рівня навчальних досягнень». Відсканувавши QR-код, ви одразу потрапите на сторінку із завданням. Тут ви знайдете відповідні інструкції до вправ, які необхідно виконати. Після виконання завдання можна перевірити правильність своїх відповідей. Виконавши завдання рубрики «Самоконтроль рівня навчальних досягнень», ви отримаєте оцінку за 12-бальною шкалою, яка надійде на вашу електронну пошту.

Якщо у вас немає можливості сканувати QR-коди, на останній сторінці наявне посилання, яке веде до головної сторінки електронного додатка. Там ви зможете знайти всі інтерактивні матеріали, доступні в підручнику, та перейти до їх виконання.

Водночас пам’ятайте, що сучасна біологія — захоплююча, але дуже складна багатогранна наука. А шкільний підручник — лише своєрідний дороговказ у світі знань про неї. Факти, закони, гіпотези та теорії надто численні, щоб умістити їх на сторінках однієї книги. Тож радимо користуватися додатковою літературою та інтернет-ресурсами — джерелами, які дадуть вам змогу розширювати межі відомого, поповнювати скарбницю власних знань, знаходити відповіді на найрізноманітніші та найскладніші запитання.

Зичимо успіхів в опануванні основ біологічної науки!

Автори та авторки

§ 1. Біологія як наука

Людина здавна прагнула зрозуміти себе та живе, що її оточує (іл. 1). Деякі відомості про будову організму людини та лікування хвороб дійшли до нас ще з періодів давніх цивілізацій Єгипту, Межиріччя, Індії та Китаю. Сучасну назву наука про життя отримала на межі XVIII та XIX ст., а протягом XIX ст. виокремилася низка класичних біологічних дисциплін.

Біологія (від грец. біос — життя та логос — учення) — це сукупність наук про живі істоти, їхню будову, процеси життєдіяльності, взаємозв’язки між собою та умовами навколишнього середовища, закономірності розповсюдження по земній кулі, походження, історичний розвиток і різноманітність.

Основою виокремлення певної науки є її об’єкт (що досліджують) та методи (як досліджують). Об’єктом біології є різні прояви життя. Попри інтуїтивну зрозумілість, дати цьому поняттю чітке наукове визначення не так просто. Живе характеризується сукупністю ознак: обміном речовин та енергії з навколишнім середовищем, сталістю внутрішнього середовища, саморегуляцією, самовідтворенням, ростом, розвитком, подразливістю та здатністю адаптуватися до умов існування. Жодна з ознак не є головною і такою, що самостійно характеризує живе, і лише їх сукупність дає змогу розрізнити живі та неживі об’єкти природи.

Методів в арсеналі сучасної біології є чимало: якісь із них застосовувалися ще століття тому, інші ж виникли нещодавно, завдячуючи розвитку фізики, хімії та обчислювальної техніки.

Іл. 1. Ймовірно, найдавніший рисунок тварини

Це бантенг (Bos javanicus) — дикий представник роду справжніх биків. Зображення, знайдене в одній з печер острова Борнео (Індонезія), датується близько 40 тис. років до н.е. Прадавні люди спостерігали за рослинами та тваринами, передаючи ці знання з покоління в покоління. Це збільшувало їхні шанси на виживання: вони знали, що можна вживати в їжу, як обробляти шкури тварин, які рослини використати для лікування, а які становлять небезпеку.

Використовуючи наукову літературу, інтернет-енциклопедію «Вікіпедія», підготуйте повідомлення (презентацію) про історію становлення біології як науки.

Найдавнішим є порівняльно-описовий метод, який застосовується для опису різних організмів, процесів і явищ. Різні біологічні об’єкти характеризують і порівнюють з іншими, у результаті чого встановлюють їхні спільні та відмінні риси. Одним із базових методів пізнання світу є спостереження за об’єктами, процесами (іл. 2). Проте для розуміння особливостей перебігу більшості процесів в організмах цього недостатньо, тому застосовують експериментальний метод. У процесі експерименту вчений активно взаємодіє з досліджуваними об’єктами, контролюючи параметри, які можуть вплинути на результат. Експерименти бувають польові (у природних умовах) та лабораторні (у спеціально обладнаних приміщеннях). Для того, щоб експеримент був науковим, його потрібно проводити за певними правилами (див. стор.9). Одним з експериментальних підходів є моделювання, що полягає в вивченні властивостей складних об’єктів або процесів на прикладі їх спрощених імітацій. Наприклад, вивчення перебігу певних захворювань людини на лабораторних тваринах, які мають подібні симптоми або порушення в діяльності організму. Математичні моделі описують стан біологічних систем за допомогою математичних функцій. Вони дозволяють передбачати властивості або поведінку біологічних об’єктів у реальному експерименті. У дослідженнях використовують моніторинг — систему спостережень за перебігом процесів, які інколи можуть тривати роками та десятиліттями. Разом з моделюванням дані моніторингу можна використати для передбачення змін у біологічній системі в майбутньому.

Залежно від особливостей досліджуваних об’єктів та використаних методів виділяють різні напрямки біології.

Іл. 2. Спостереження за допомогою мікроскопа

Мікроскоп Роберта Гука (1635-1703) — один з перших інструментів для спостереження за дрібними біологічними об’єктами

Малюнок кори коркового дуба під мікроскопом з книги Р. Гука «Мікрографії» (1965). Саме ці комірки Гук назвав словом «клітина»

Наведіть приклади досліджень, які ви проводили під час вивчення природи у 5-6 класах. Поміркуйте, які методи ви використовували?

Цього року ви будете знайомитися переважно з науками, що досліджують біорізноманіття: мікробіологія вивчає дрібні організми на кшталт бактерій, мікологія — гриби, ботаніка — рослини, зоологія — тварин. У наступних роках курс біології розкаже про дані, отримані фізіологією, цитологією, біохімією, генетикою та іншими біологічними науками, з визначеннями яких можна ознайомитися на першому форзаці цього підручника.

Використовуючи порівняльно-описовий метод, людство накопичило чималий обсяг даних про різноманітність живої природи, у результаті чого настала потреба впорядкувати такий набір знань. Цим займається біологічна систематика. Перші спроби класифікації рослин і тварин робилися ще давніми філософами-натуралістами. Наукову ж систематику започаткував видатний шведський природознавець і лікар Карл Лінней (1707-1778). Він об’єднав організми в ієрархічно підпорядковані групи — таксони. Таксони нижчого порядку входять до таксонів вищого порядку (іл. 3). Найнижчим рівнем є вид — сукупність схожих за будовою та життєдіяльністю організмів, які вільно схрещуються й дають потомство. Види мають подвійну назву: перше слово — родова назва, друге — видова. Така бінарна номенклатура також була запропонована Ліннеєм. Видова назва є унікальним науковим ідентифікатором групи організмів. Побудована Ліннеєм система живого спиралася переважно на особливості будови організмів. Сучасна ж систематика, з якою ми будемо знайомитися протягом цього року, враховує особливості функціонування, індивідуального розвитку та спадкову інформацію, а тому суттєво відрізняється від систематики Ліннея і точніше описує родинні зв’язки організмів у їх еволюційному розвитку.

Іл. 3. Таксони, які використовують для класифікації тварин і рослин

1. Що вивчає біологія?
2. Схарактеризуйте методи біологічних досліджень, наведіть приклади.
3. Поясніть особливості експериментального методу.
4. Користуючись інструкцією, запропонуйте схему експерименту, який би визначив кількість вологи, необхідної для найбільшої ефективності проростання рослинного насіння.

Рекомендації

Послідовність етапів наукового дослідження

Дослідники та дослідниці, що міркують над науковими фактами, формулюють гіпотезу (припущення, ідею), яка потребує експериментального підтвердження. Далі проводять пошук наукової інформації. Якщо ідея ніким не зреалізована, розпочинають планування дослідження: визначають об’єкти, методи, умови дослідження, його етапи та способи аналізування отриманих результатів. Після цього виконують дослідження. Отримані результати аналізують, зокрема й за допомогою статистичних методів. На їх підставі формулюють достовірні висновки. Результати дослідження публікують у наукових журналах (іл. 4).

Де брати наукову інформацію?

Мережа «Інтернет» є джерелом інформації, проте якість цієї інформації не завжди відмінна. Деякі джерела містять помилкову інформацію, інші ж взагалі її навмисне спотворюють, генеруючи так звані фейки (від англ. фейк — несправжній). Джерелом інформації може бути найбільша інтернет-енциклопедія «Вікіпедія». Проте слід пам’ятати, що й у ній трапляються неточності та помилки. Тому варто перевіряти інформацію, користуючись кількома джерелами. Дослідники й дослідниці користуються спеціалізованими пошуковими системами, зокрема PubMed — найбільшою базою знань з біомедицини, яка підтримується Національною Медичною Бібліотекою США. Нею можете скористатися і ви. Навіть якщо ваших знань поки що недостатньо, аби повністю зрозуміти наукову статтю, знаходження її за певними ключовими словами є ознакою, що ця стаття має відношення до науки.

Іл. 4. Послідовність етапів наукового дослідження

ЗМІ регулярно повідомляють про виявлення на території України (та інших країн) тварини чупакабри, що знищує свійських тварин. За допомогою пошукової системи PubMed виявіть: