Biológia érettségizőknek 1..pdf

BIOLOGIA ÉRETTS ÉGIZŐKNEK 1. K Ö T E T

Szerző: Dr. Szerényt Gábor

A TERM ESZETROL TIZENÉVESEKNEK

BIOLOGIA ERETTSEGIZOKNEK

Felkészítő könyv közép- és emelt szintű érettségire készülőknek

^ I

M

^

^

GIMNÁZIUMOK ES SZAKKÖZÉPISKOLÁK SZÁMÁRA

M ÁSODIK, j a v í t o t t KIADAS M O ZA IK K IA D Ó - SZEG ED , 2011

Szerző: D R. S Z E R É N Y I G Á BOR Rátz Tanár Úr EleUmuhjas gimmízitimi uinár

Bírálók: G Y U L A IN É SZ E N D I ÉVA közéjyiskohi Uuiúr H O R V Á T H N É K U N STÁ R A N D REA középiskolai lanár

Felelős szerkesztő: N A G Y M IH Á LY MÁTYÁS

Anyanyelvi lektor: V A R R Ó SÁ NDO R

Borítóterv, tipográfia: Rem ényfy Tam ás M űszoki szerkesztő: Varga Tünde Ahrák: Dr. B odor Zltáuu G önczi A nikó, M olnár Mónika, Szenfinnai Péter Fotók: Bozsó M árton, Vadász Sándor, képügynökségek. M ozaik A rchívum ^ _ K irendelt szakértők: Ahrahám Julianna, Balogh Tamás, dr. Borvendég M árta Minden jo g fennt;ulvii, beleértve 0ai inállás m egindításában, a talajkép /cslK ‘n. A mohák levélkéinek alakja é s fonnája hűen tük­ rözi élőhelyük környezeti adottságait. A csapadekszegény he­ lyeken élők levélkéje keskeny, gyakran szálas, sziílkahegyben kihúzott, így erősen csökken a párologtaCási felület. U gyan­ 52.1. M ohapiim a akkor a levélkék szorosan egym ásra borulnak. így a felü le­ tükről távozó víz csak lassan páiolog el, m eit a hajsziílcsöves járatok a víz nagy felületű adszoipcióját biztosítják. Ezélt a levélkék között vízpáiában gazdag terek alakulnak ki. M indez a vízjntigőrzési teszi lehetővé. A tömött m ohagyepek e z é il valóságos szivacsként működnek, am ely egyrészt magának a m ohagyepnek biztosít kedvezőbb feltételeket, másrészt pedig befolyással van a közvetlen környe­ zetére is. Ezért beszélhetünk - egyebek m ellett - önálló m o h a s/ín trő l. (52.1. ii>ra)

_______________________________A NÖVÉNYVILÁG FŐBB CSOPORTJAI A SZERVI DIFFERENCIÁLÓDÁS SZEMPONTJÁBÓL

53

1 2 . A növényvilág főbb csoportjai a szervi differenciálódás szempontjából KÖZKI»SZINTfl követelm ény:

O

Tudja, hogy a növényvilág fejlődését befolyásolta a fényéit, vízért való verseny, a szára­ zabb élőhelyeken való szaporodás lehetősége. Tudja ezeket összefüggésbe hozni a szer­ vek megjelenésével, felépítésével.

© Ismertesse a harasztoknál m egjelenő evolúciós „újításokat" (szövetek, szervek), hozza ezeket összefüggésbe a szárazföldi élethez való hatékony alkalmazkodással. O Ismertesse a nyitvatennőknél megjelenő evolúciós újításokat (virág, mag, víztől függet­ len szaporodás), hozza ezeket összefüggésbe a szái^azföldi élethez való hatékonyabb al­ kalm azkodással. Ism ertesse a zárvaterm őknél m egjelenő evolúciós „újításokat” (takarólevelek, bibe, zárt magház, termés, szállítócsövek, gyökérszőrök), hozza ezeket összefüggésbe a szárazföldi élethez való hatékonyabb alkalmazkodással. Ismertesse a term és biológiai szerepét és a m agterjesztés stratégiáit. O T udja használni a Növényismeret cim ű könyvet a környezetében élő növények megis­ m eréséhez és élőhelyének ökológiai igényeinek jellem zéséhez. KMKLT SZINTŰ követelm ény:

0

Rajzolt ábrán tudja értelmezni a harasztok és a zárvatermők kétszakaszos egyedfejlődé­ sében az ivaiT)s és az ivailalan szakaszok aiányát, és ennek fejlődéstörténeti jelentőségét.

© Ism ertesse és ábrán ismerje fel a kettős megtermékenyítés folyamatait.

O A hajtásos növények törzsfejlődése A szárazföld meghódítását követően a nedves környezettől való elszakadás csak a h ajtáso s növényeknek sikerült maradandóan (S^.i.ábni). Az új tar tózkodási közegben, a levegőn, a nö­ vény nem jut korlátlan mennyiségben vízhez, nem tudja teljes testfelületén felvenni a táp­ anyagul szolgáló anyagokat, és nem tailja meg a testét a minden oldalról körülfogó víz sem.

baidöríumok

>

vörösmoszatok

l)amaino$zalok

kéfcbakténumok

S3.1. A növényvilág sZ4Úmaziísi kupcsohttai

mohák

harasztok

nyíNatermOk

zárvatermők

54

A GOMBÁK ÉS A NÖVÉNYEK VILÁGA

A szárazföldre kikerült növények evolúciója során lépésről lépésre szelekciós előnyt élvez­ tek azok a csoportok, amelyek sejtjei fokozatos munkamegosztás révén szövetekké differen­ ciálódva meg tudták valósítani a tápanyag felvételét és gyors továbbítását, az intenzívebb foto­ szintézist, és a növényi test minél hatékonyabb m egtaitását a legfontosabb tápanyagban, a szén-dioxidban gazdag levegőben. A szövetek sejtjei már csak egy- vagy kevésféle m űkö­ dést végeztek, de azt hatékonyan. O A szövetekből kialakuló szervek hosszantartó fejlő­ dés eredm ényeképpen jutottak el a mai többféle, és csak m eghatározott működéseik ellátására alkalmas form á­ ikhoz. Elsőként a vízből kiemelkedő sz á r alakult ki. amely­ nek ősi típusul között szelekciós előnyt jelentett a mind nagyobb foto.szintetizáló felület. A lom blevelek kétféle m ódon jöttek létre: az első levelek egyrészt vékony, hosszúkás, pikkelyszem oldalképletek voltak, amelyek spirális vonal mentén sűrűn beborítotlcík a szárat. A ma élő növények közül a koipafiivek mutatnak ilyen levélzetet. Másrészt, kialakulásuk a kezdetleges hajtásvégek kiszélesedésével. m ajd összenövésük révén keletkezett, így jö tt létre a nagyobb felületű lomblevél, vele együtt a leveles sz ár. a h ajtás. A nagyobb asszim iláló felület és a szállító- és szilárdítószövetek tökéletesedése a na­ gyobb term etű növények kialakulását eredményezték. M indezek indokolttá tették az erőteljesebb rögzítést, valami nt a gyorsabb vízfelvétel és víztovábbítás .szük.ségességét. Ezeknek a funkcióknak a biztosítására alakult ki ké.sobb a gyökér. így az elsőként kialakuló szárat a lomblevél követte, végül a gyökér megjelenése zárta a sort. M indezek, a h a raszto k evolúciós ú jításain ak te­ kinthetők. Csak jóval később jelent m eg a n y itv a ter­ m ő k n él a már fejlettebb szaporodást tükröző v irág , amely az ivaros folyamatnak a víztől való végleges elsza­ kadását jelenti. A virág fejlettebb form ája a termőlevél széleinek az összenövésével a zái vatermők „újítása volt". Ez a m agkezdem ény védettebb helyen való fejlődését, egyben a termés megjelenését is jelenti. A zárvatermők evolúciós újításai a szárazföldi viszonyokhoz való még tökéletesebb alkalmazkodást tükrözik. A szárazabb kö­ rülmények között fontos a hatékonyabb vízfelvétel (gyö­ k é rsző rö k megjelenése), valamint a hatékonyabb vízto­ vábbítás is (vízszállító csövek kialakulása). A virágaikat takarólevelek (csésze, páila) védik, és kialakul a rovarmegporzás. amely a szélm egpoizáshoz képest jelentős előrelépést jelentett, (.m .i . ábra)

HARASZTOK

löbbszörÖNcn

NYITVATERM ÓK

poizós virágzott cT

,

lobozvirágziü ^

'N v.

eltűnt

haifmtfHl helye \

áilyuggiiiott haránt>ejlf;tiak

54.1. A hiu asztok és a nyilviiicnn^ evolú­ ciós ..Újjtitiiii”

_______________________________A NÖVÉNYVILÁG FŐBB CSOPORTJAI A SZERVI DIFFERENCIÁLÓDÁS SZEMPONTJÁBÓL

55

O A virág evolúciója A vii'Hg evolúciója a h a r a s/lo k f'cjlodésiiieiictébol vezethető le. Egyedfejlődésük a fejlett moszjaik, s ezek le­ hetővé tették szám ukra, hogy elhagyhassák a kiszáiadó vizeket, és szám ukia kedvező területeket kereshettek fel. A száitizon töltött idő alatt kezdetleges tüdejükkel, illetve a n edves bőm kön keresztül lélegeztek. A szárazföldön való tartózkodásukban szerepet játszo tt az is, hogy ott „ te ríte tt a sz ta lra ” talá ltak , h iszen a ro v aro k m ár év-

s z ív

bcio ato m a

here

74.1. A cso n to s halak b e lsó sze rv e in ek e l­ hely ezk ed ése

Jobb oldili erek (agyhoz, tütfc^Köz, testhez)

jobb pitvar

oxigéndús vér az agyhoz szen-dioxidban dús vér a tüdőhöz kevert vér a testbe

elosztó billentyű

kainia

bal pitvar

kevert vér

74.2. A k é té ltű e k s z ív é n e k fe lép ítése

_______________________________ AZ ÁLLATVILÁG FŐBB CSOPORTJAI A SZERVI DIFFERENCIÁLÓDÁS SZEMPONTJÁBÓL

75

m illiókkal korábban m eghódították a szárazföldeket. A kétéltűek a szárazföldi körülm ények­ hez azo n b an nem tudtak teljesen alkalm azkodni. A m a élő kétéltűek - akárcsak ^seik - sza­ porodása vízhez kötött, egyedfejlődésük kezdeti szakaszában, lárvaállapotban csak vízben képesek fejlődni. (74.2. áhrH) A h ü llő k az elsó igazi szárazföldi gerinces állatok. A szárazföldi életm ódot kiiltakarójitk elszarifS(HÍása, és ezzel együtt a borlégzésük redukálódása, a tikíolégzés hatékonyságának a nö­ vekedése, v é g ta ^ a ik előnyösebb elhelyezkedése, am ely a test felem elését, ezáltal a gyorsabb m ozgást biztosította, valam int szaporodásuk víztől való elszakadását tette lehetővé. (75.1.áb ra) A itia d a r a k az őshüllők mai leszárm azottai. A földtörténeti középidőben végbem ent é g ­ hajlati változások nem kedveztek a változó testhőm érsékletű repülő hüllőknek, m eit hősza­ bályozás nélküli testük nem tudta elviselni a változásokat, és kültakarójuk sem jelen tett ko­ m oly védelm et az általános lehűléssel szem ben. Ezzel szem ben az addig aláiendelt szerepet játszo tt m adárősök továbbfejlődött form ái, a madarak szervezeti változásai az új körülm ények között szelekciós előnyt jelentettek. Ilyen volt a kültakaró szanaeredetű toUazata. am ely jó hő­ szigetelőnek bizonyult, továbbá az állandó testhőmérsékfef, am ely függetlenné tette az állat hőm érsékletét a külső hőm érsékleti viszonyoktól. Ehhez előnyösen járultak hozzá m ég a váz­ rendszerben bekövetkezett változások, a repülés képessége, fejlett kettős légzésük (75.2, á b ra ), és - nem utolsósorban - idegrendszerük fejlődése. H üllőrokonságukat azonban a mai napig m egőrizték, tojásokat raknak, azokat azonban testük m elegével költik ki. Az em lő sö k evolúciójának legfontosabb eredm énye, a m adarakhoz hasonlóan, az államló testhőmérséklet m egjelenése volt. Ez a sajátosság lehetővé tette, hogy a napsütéstől függetle­ nül, hidegebb köm lm ények között is tevékenykedhessenek, egyben kom oly szelekciós előnyt jelentett a külső környezeti hőméi séklettŐI erősen függő aktivitású hüllőkkel szemben. T ováb­ bi fontos változás volt a szőiz^t kialakulása, a vérkerinf>és fejlődése (am ely gyors anyagcserét biztosított), továbbá az idegrendszer m egfelelő központjainak tökéletesedése. Az egyenletes testhőm érséklet a szaporodás szám ára is új lehetőséget terem tett, az elevenszülésty am elynek legfejlettebb típusa a m éhlepényes em lősökre jellem ző. A méhlepény a köldökzsinór révén közvetlen összeköttetést hoz létre az anya szervezete és a fejlődő em brió között. Ezzel egy idő­ ben fokozatosan alakultak ki a m ódosult verejtékm irigyek, az emlők, am elyek váladéka a tej. optim ális összetételű táplálék az újszülött szám áia.

;t tUdSZINTfj követelm ény:

O

M agyarázza el, hogy m ilyen m űködésekre specializálódtak a k övetkező szövetek: hám szövet (m űködés és felépítés szerint), izomszövetek, kötőszövet és idegszövet, és ez hogyan tükröződik a felépítésükben.

© Ism erje fel fénym ikroszkőpos készítm ényen a következő szöveteket: többrétegű elszam so d ó laphám , vázizom , csontszövet, idegszövet, em beri vér.

KMEI.T SZINTŰ követelm ény: © Ism erje fel fénym ikroszkópi fényképen a következő szöveteket: többrétegű elszarusod o tt laphám , csillós hám , vázizom , csontszövet, üvegporc, em beri vér.

O A hámszövetek felépítése és működése A h á m sz ö v e te k a test külső és belső felszínét borítják. Szorosan illesz/iedo sejtekből állnak, am elyek között gyakran citoplazm a kapcsolat is előfordul. Sejtközötti áUományt nem tarfalmaznak. A sejtek m inden típusban eg y vé­ kony kötőszövetháityán, az alapháityán ülnek.

liipháin

□ acD p többrétegű laphiim

henger h;ím

r~f

ni

I * ™

(76.1. Hhm)

Csoportosításuk m űködésük, a sejtrétegek szám a, valam int a sejtek alakja alapján törté­ nik. M ű k ö d é s a la p já n beszélhetünk/í*í^/fT/í«-

köbtviin

többrétegű hengeiháin több in;igsoit>N csülös hűm

mokrót, niirif>yhámokróL fefszívóhómokróL pigmetithámró! és étzékhámróí. A s e jtr é te ­ 76.1. A hám szö v et különl>öz^ lípus 1 i • % I

1% 1

> y fJ

«

78.2. ín s z ö v e t

78.3. C so n tsz ö v e t

kötegeket alkot, kitölti a szeiA'ek közötti tereket, beágyazó állományul szolgál. vSejtközötti állo­ m ánya laza. ennek következtében puha. hajlékony, ugyanakkor ellenálló és rugalmas. Erekben és idegekben gazdag, táplálja az eg y éb szöveteket. (78.1. áb ra) A tö m ö tt ro sto s k ö tő szö v et szorosan egym ás m ellett elhelyezkedő, nagy szakitószilárdságú. nem nyúlékony rostokhói áll. Jellem ző például az ínra. a gerincoszlopban a csigolyá­ kat ö sszekötő ízületi szalagokra stb. (7K.2.úhm) A tá m a sz tó sz ö v e te k nagy szilárdságúak, ide soroljuk a porcszövetet és a csontszövetet. A c so n tsz ö v et csontsejtekből és sejtközötti állom ányból álló kem ény, rugalm as szövet. A csontsejtek kihegye.sedőek, nyúlványosak, nyúlványaik révén kapcsolatban állnak egym ás­ sal. A sejtközötti állom ány .szerves anyagokból és szervetlen sókból áll. A csontsejtek térbeli elrendeződése szabályos. Egy-egy központi (\\atoma körül a m ikroszkópos képben koncent­ rikus körökben helyezkednek el, am ely a térben hengerpalástnak felel m eg. A csatornákban hajszálerek futnak, és gondoskodnak a szövet táplálásáról. (TKj.áhno

Az izomszövetek felépítése és működése Az izo m szö v etek jellem ző tulajdonsága nagyfokú összhúzékonyságuk. H arántcsíkolt, sima-, valam int szívizom szövetet különböztetünk meg. A h a r á n tc s ík o lt izom szövetet vázizomszövetnek is szokták n e v e ln i, m eit a gerincesek és az ízeltlábúak vázizom zatát képezi. Sok sejtmagvú rostokból áll. A rostok kialakulása izom sejtek összeolvadására vezethetők vissza. M éretük em lősökben a 12 cm -t is elérheti, a sejtm agvak szám a izoiniostok pedig tö b b ezer is lehet. A z izom rostok hosszirányban párhuzam osan egym ás m ellé rendeződött izom fonalakat k é p e zn e k , am ely ek fén y m ik ro sz k ó p b an szab ály o san vérerek v áltak o zó világosabb és sötétebb csík o z ást m utatnak (7K.4. ábra). A z izom fonalak izom fehérjék, aktin- és mioz//íszálak kötegeiből állnak. A z izom rostokban a kiteijedt emiopUiznuitikus rendszer, valam int a z azek közelében található nagyszám ú mi tokom!rímn együtte.se biztosítja a m űködéshez szükséges nagy mennyiiségű A TP-m olekötőszövet kulát. A harántcsíkolt izom szövet nagyon intenzív mun­ kavégzésre képes, ác fáradékony. M űködését az akara­ tunkkal befolyásolni tudjuk. 78.4. A hiuántcsí1SZINTfj követelm ény:

O

Ismertesse a petesejt, a hímivarsejt, a zigóta, a hímnősség és váltivarúság, az ivari kétalakúság. az embrionális és a posztem brionális fejlődés fogalmát.

© V onjon párhuzam ot példák alapján az életköiülm ények és a szaporodási mód között (ivaros, ivartalan, külső és belső megtermékenyítés, szaporodási rendszerek, az ivadék­ gondozás és az utódszám összefüggése). © Tudjon példát az ivartalan szaporodásra és a regenerációra.

O Szaporodásbiológiái alapfogalmak A p etesejt a női ivarsejt. A h ím iv a rse jt a féi*fi ivarsejt, a zígótii a megtermékenyített petesejt. («i.i.á»>ra> H ím nős az az állat, amelyik petefészkekkel és herékkel is rendel­ kezik, m int például á föUligiUszta vagy dz éri csigci. A v á ltiv a rú sá g azt jelenti, hogy külön hím és női egyedei vannak a fajnak. Ebbe a csoportba tartozik pél­ dául a ^ím sza tyas vagy a házi kurya.

Az ivari kétalakúság Az eg y iv arú állatok túlnyom ó többségére igaz, hogy a hímek és a nőstények többé-kevésbé már ránézésre is 81.1. A niigyincrctű petcscjt cs az iipró különböznek egymástól. Ezt értjük iv ari kétalakiiságon híiniviirsejtek vagy ivari dimoifiztnuson (luoifo/ógia = alaktan). A hí­ mek és a nőstények eltéilietnek egymástól testméretükben, alkatukban, kültakarójuk színében és mintázatában. Az alakbeli különbségeken túlmenően más lehet a viselkedésmódjuk, a hang­ adásuk, sőt az életm ódjuk is. Például a szarvasbogár hímje nagyobb a nősiényncl (K1.2. ábra), rágói jóval erőteljesebben fejlődtek, am elyeknek fontos szerep jut a nőstényekért rivalizálók egym ás közötti harcában. A ta r ­ ka hegyisáskának viszont a nősténye a nagyobb, csaknem két­ szerese a párjának. A z ivari kétalakúság iskolapéldáit mutatják a különböző szitakötők. A sávos karcsúszitakötő nőstényének teste érces fém fényű zöld. a sziírnyai barnásak. Ezzel szemben a hímek teste kék, sz