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

Fotografia przedstawia wnętrze laboratorium. Na metalowym stole znajdują się różne urządzenia i odczynniki. Są tu dwie osoby, ubrane w fartuchy i gumowe rękawiczki. Jedna przygotowuje próbki do badania, a druga odczytuje wynik.

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 się i oddycha 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.

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.

Zasób interaktywny dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DutKi7N6J

RyazlN5DslfdR1

Fotografia przedstawia pojedynczą komórkę, widzianą w bardzo dużym powiększeniu przez mikroskop elektronowy. Komórka ma kształt ostro zakończonej gałązki, jest jasno szara i ma białe kropki. Wyrasta z ciemno szarego, pofałdowanego podłoża.

R6uIS4UlxlwUH1

Ilustracja przedstawia schemat przemiany materii i energii w komórce. W wyniku przemian chemicznych jedne substancje są rozkładane a inne tworzone. Procesom tym towarzyszy pobieranie i uwalnianie energii.

RvnsXVsZaWWBV1

Ilustracja procesu powstawania nowych gatunków na przykładzie pięćdziesięciu milionów lat ewolucji konia.

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

Ilustracja przedstawia schemat, podzielony na sześć części w różnych kolorach. W każdej z części jest opisany jeden czynnik, niezbędny organizmom do życia. W lewym górnym rogu na błękitnym tle widać napis WODA i symbol H2O. Woda jest środowiskiem przemian chemicznych i procesów biologicznych. Dalej w prawo na żółtym tle jest rysunek słońca i napis ŚWIATŁO. Jest ono źródłem energii dla organizmów żyjących na Ziemi. Niżej znajduje się jasno fioletowe pole z napisem DWUTLENEK WĘGLA i symbolem CO2. Ten gaz służy roślinom do wytwarzania pokarmu w procesie fotosyntezy. W prawym dolnym rogu schematu na niebieskim tle widać napis TLEN i symbol O2. Tlen jest potrzebny większości organizmów do oddychania. W lewym dolnym rogu na różowym tle znajduje się napis TEMPERATURA i rysunek termometru. Zakres temperatur na Ziemi umożliwia przebieg procesów życiowych. Wyżej, na zielonym tle znajduje się napis POKARM i dwa jabłka. Pokarm jest źródłem energii dla zwierząt i innych organizmów cudzożywnych. *

R1MwGYTpVgI7n1

Ilustracja przedstawiająca potrzeby życiowe roślin: światło, dwutlenek węgla, tlen, woda z solami mineralnymi i temperatura.

RoPNVGWC0mtQz1

Ilustracja prezentująca potrzeby życiowe zwierząt: światło, tlen, woda i temperatura.

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

Fotografia przedstawia wnętrze laboratorium. Na metalowym stole znajdują się różne urządzenia i odczynniki. Są tu dwie osoby, ubrane w fartuchy i gumowe rękawiczki. Jedna przygotowuje próbki do badania, a druga odczytuje wynik.

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.

RND4NhX6TzvBe1

Galeria przedstawia pionierów nauk przyrodniczych. Składa się z dziewięciu slajdów w postaci ilustracji i umieszczonego obok opisu. Ilustracje pojawiają się kolejno, kiedy klika się w strzałki, znajdujące się po prawej i lewej stronie ilustracji.Na pierwszym slajdzie widać marmurowe popiersie Arystotelesa, który żył w Grecji w czwartym wieku przed naszą erą. Jest on jednym z największych filozofów. Stworzył pierwszy naukowy system klasyfikacji roślin i zwierząt, w którym opisał około 500 gatunków. To on między innymi stwierdził, że delfiny to ssaki, a nie ryby.

RXyWJA6DQcJ8G1

Galeria przedstawia pionierów nauk przyrodniczych. Składa się z dziewięciu slajdów w postaci ilustracji i umieszczonego obok opisu. Ilustracje pojawiają się kolejno, kiedy klika się w strzałki, znajdujące się po prawej i lewej stronie ilustracji. Drugi slajd przedstawia Antoniego van Leewenhoeka, holenderskiego kupca, który żył w siedemnastym wieku i pasjonował się przyrodą. Skonstruował pierwszy mikroskop, przy pomocy którego obserwował bakterie, plankton, naczynia krwionośne i krwinki, a nawet plemniki. Badacz ubrany w długą, brązową szatę siedzi przy stoliku, na którym leżą papiery, stoi kałamarz z atramentem i gęsim piórem oraz stoi globus.

R1LXndARcChva1

Galeria przedstawia pionierów nauk przyrodniczych. Składa się z dziewięciu slajdów w postaci ilustracji i umieszczonego obok opisu. Ilustracje pojawiają się kolejno, kiedy klika się w strzałki, znajdujące się po prawej i lewej stronie ilustracji. Trzeci slajd to portret Karola Linneusza, szwedzkiego przyrodnika z osiemnastego wieku. Uczony ma perukę z długimi lokami i ubrany jest w brązowy surdut z dużymi guzikami. Linneusz wprowadził zasady podwójnego nazewnictwa gatunków, stosowane do dziś. On też jako pierwszy zaliczył człowieka do świata zwierząt.

R17rpVcMKOrKl1

Galeria przedstawia pionierów nauk przyrodniczych. Składa się z dziewięciu slajdów w postaci ilustracji i umieszczonego obok opisu. Ilustracje pojawiają się kolejno, kiedy klika się w strzałki, znajdujące się po prawej i lewej stronie ilustracji. Czwarty slajd to kolorowy portret polskiego uczonego, Jędrzeja Śniadeckiego, który żył na przełomie dziewiętnastego i dwudziestego wieku. Nie ma peruki, widać łysinę i trochę siwych włosów. Ubrany jest w czarny surdut , białą kamizelkę i koszulę, a pod szyją ma zawiązany czarny fular (szalik). Śniadecki badał fizyczne i chemiczne przemiany materii w organizmie, promował higienę, zdrowe odżywianie i aktywność fizyczną.

RIqP3c22eyl5V1

Galeria przedstawia pionierów nauk przyrodniczych. Jędrzej Śniadecki, żył na przełomie osiemnastego i dziewiętnastego wieku. Śniadecki badał fizyczne i chemiczne przemiany materii w organizmie, głosił jedność materii nieożywionej i ożywionej, promował higienę, zdrowe odżywianie i aktywność fizyczną.

R1E0kkaaBsvNs1

Galeria przedstawia pionierów nauk przyrodniczych. Składa się z dziewięciu slajdów w postaci ilustracji i umieszczonego obok opisu. Ilustracje pojawiają się kolejno, kiedy klika się w strzałki, znajdujące się po prawej i lewej stronie ilustracji. Szósty slajd przedstawia czarno – białą fotografię Karola Darwina, angielskiego przyrodnika z dziewiętnastego wieku. Darwin ubrany jest w surdut, kamizelkę i białą koszulę. Na tym zdjęciu ma łysinę, resztki siwych włosów i długą, siwą brodę. W 1858 roku Darwin ogłosił teorię ewolucji biologicznej, w której znalazł się pogląd, że człowiek tak jak inne gatunki powstał w drodze ewolucji świata zwierzęcego.

R15W27dPiz2fQ1

Galeria przedstawia pionierów nauk przyrodniczych. Karol Darwin to angielski przyrodnik, który żył w dziewiętnastym wieku. W 1858 roku Darwin ogłosił teorię ewolucji biologicznej. Głosi ona, że wszystkie organizmy żyjące na Ziemi, podlegają powolnym i nieodwracalnym zmianom, których efektem jest powstawanie nowych gatunków. Człowiek tak jak inne gatunki powstał w drodze ewolucji świata zwierzęcego.

RCxxgbYDPcOQm1

Galeria przedstawia pionierów nauk przyrodniczych. Składa się z dziewięciu slajdów w postaci ilustracji i umieszczonego obok opisu. Ilustracje pojawiają się kolejno, kiedy klika się w strzałki, znajdujące się po prawej i lewej stronie ilustracji. Ósmy slajd to czarno – białe zdjęcie Grzegorza Mendla, czeskiego zakonnika ubranego w sutannę. Mendel nosi okulary i duży krzyż na szyi. W dziewiętnastym wieku prowadził badania na roślinach i udowodnił, że przekazywanie cech potomstwu odbywa się według pewnych reguł. Odkrycia Mendla stały się podstawą rozwoju genetyki.

R4kwZ6WFxQd6Z1

Galeria przedstawia pionierów nauk przyrodniczych. Składa się z dziewięciu slajdów w postaci ilustracji i umieszczonego obok opisu. Ilustracje pojawiają się kolejno, kiedy klika się w strzałki, znajdujące się po prawej i lewej stronie ilustracji. Ostatni slajd to fotografie dwóch uśmiechniętych, angielskich uczonych: Jamesa Watsona i Francisa Cricka. W 1953 roku zaprezentowali model budowy cząsteczki DNA, co zapoczątkowało wiele nowych odkryć.

Słowniczek

-322Chalkis-384Stagira

R19uUnscDhD6z1

Fotografia prezdstawia portret w postaci rzeżby kamiennej. Głowa starszego mężczyzny.

384 p.n.e Stagira – 322 p.n.e Chalkis

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.

Karol Darwin-19Downe, Anglia-12Shrewsbury, Anglia

RJHCFbFCgu3cx1

Ilustracja przedstawia profil starszego mężczyzny z długą brodą.

Karol Darwin

12 p.n.e Shrewsbury, Anglia – 19 p.n.e Downe, Anglia

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.

Antonie van Leeuwenhoek-26Delft, Holandia-24Delft, Holandia

ReKBPmq1EkdZT1

Portret mężczyzny w stroju historycznym, mężczyzna ubrany w rodzaj długiego brązowego płaszcza. Siedzi bokiem przy stole. Na głowie peruka z długimi kręconymi lokami.

Antonie van Leeuwenhoek

24 p.n.e Delft, Holandia – 26 p.n.e Delft, Holandia

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-10Uppsala, Szwecja-23Råshult, Szwecja

RO7IponW3kqds1

Zdjęcie prezentujące Karola Linneusza szwedzkiego przyrodnika. 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.

Karol Linneusz

23 p.n.e Råshult, Szwecja – 10 p.n.e Uppsala, Szwecja

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-6Brno, Czechy-20Heinzendorf bei Odrau (dziś Hynčice), Czechy

R61U696zgQyDk1

Grafika przedstawia portret mężczyzny w średnim wieku, ubranego w sutannę.

Grzegorz Mendel

20 p.n.e Heinzendorf bei Odrau (dziś Hynčice), Czechy – 6 p.n.e Brno, Czechy

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.

Ludwik Pasteur-28Saint-Cloud, Francja-27Dole, Francja

R1Nplo7Pzje2V1

Ilustracja przedstawia portret siedzącego na krześle mężczyzny w średnim wieku. Ma wąsy i brodę.

Ludwik Pasteur

27 p.n.e Dole, Francja – 28 p.n.e Saint-Cloud, Francja

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.

Matthias Schleiden-23Frankfurt nad Menem, Niemcy-5Hamburg, Niemcy

R128FMCVIVmh41

Profil mężczyzny z włosami zaczesanymi do tyłu, sięgającymi kołnierza. Ma brodę i wąsy. Strój historyczny.

Matthias Schleiden

5 p.n.e Hamburg, Niemcy – 23 p.n.e Frankfurt nad Menem, Niemcy

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-11Kolonia, Niemcy-7Neuss, Niemcy

RbZPOJgcHr2Dq1

Portret starszego mężczyzny z bokobrodami w stroju historycznym.

Theodor Schwann

7 p.n.e Neuss, Niemcy – 11 p.n.e Kolonia, Niemcy

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-11Wilno-30Rydlewo koło Żnina

R1UCAIk19kbxN1

Portret starszego mężczyzny. Strój historyczny: wysoki kołnierz koszuli, surdut.

Jędrzej Śniadecki

30 p.n.e Rydlewo koło Żnina – 11 p.n.e Wilno

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-6Chicago, USA

Rb2YS3Pw5T56K1

Fotografia przedstawia starszego, uśmiechniętego mężczyznę z założonymi rękami.

James Watson

ur. 6 p.n.e Chicago, USA

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.

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.

Zadania