Систематика растений и животных
Царство Растения: основные отделы
Для ЕГЭ важно уверенно различать четыре крупных отдела:
| Отдел | Ткани | Сосуды | Семена | Цветок | Примеры |
|---|---|---|---|---|---|
| Мохообразные | Нет | Нет | Нет | Нет | Мох кукушкин лён, сфагнум |
| Папоротникообразные | Есть | Есть | Нет | Нет | Щитовник, хвощ, плаун |
| Голосеменные | Есть | Есть | Есть (голые) | Нет | Сосна, ель, лиственница |
| Покрытосеменные | Есть | Есть | Есть (в плоде) | Есть | Все цветковые |
Основная ловушка: у мхов нет сосудистых тканей — вода движется диффузно. Хвощ и плаун — не папоротники в бытовом смысле, но в систематике входят в группу «высшие споровые». У голосеменных семена лежат открыто на чешуе шишки, у покрытосеменных — внутри плода.
Ткани растений
Образовательная ткань (меристема) — делящиеся клетки на верхушках побегов и корней (апикальная меристема) и в камбии (боковая меристема, обеспечивает рост ствола в толщину).
Основные ткани:
- Покровная: эпидермис (кожица) — защита, регуляция газообмена через устьица; пробка — у старых стеблей.
- Проводящая: ксилема (древесина) — вода и минеральные соли снизу вверх; флоэма (луб) — органические вещества в обоих направлениях.
- Механическая: колленхима и склеренхима — опора.
- Фотосинтезирующая (хлоренхима): в листьях, зелёных стеблях.
Царство Животные: систематика
ЕГЭ проверяет знание типов и классов, не семейств. Опорный список:
Беспозвоночные:
- Тип Кишечнополостные — двухслойные, лучевая симметрия, стрекательные клетки (гидра, медуза, коралл).
- Тип Плоские черви — трёхслойные, двусторонняя симметрия, нет полости тела (планария, печёночный сосальщик, свиной цепень).
- Тип Круглые черви — первичная полость тела (аскарида, острица).
- Тип Кольчатые черви — вторичная полость (целом), метамерия (дождевой червь, пиявка, нереида).
- Тип Моллюски — мантия, раковина у большинства (улитка, беззубка, кальмар).
- Тип Членистоногие — хитиновый экзоскелет, членистые конечности; классы: Ракообразные, Паукообразные (4 пары ног), Насекомые (3 пары ног).
- Тип Иглокожие — вторичноротые, лучевая симметрия у взрослых (морская звезда, морской ёж).
Хордовые: общий признак — хорда, нервная трубка, жаберные щели (хотя бы на стадии зародыша).
| Класс | Кожа | Температура | Сердце | Оплодотворение |
|---|---|---|---|---|
| Рыбы (хрящевые, костные) | Чешуя | Пойкилотермные | 2 камеры | Наружное |
| Земноводные | Голая, влажная | Пойкилотермные | 3 камеры | Наружное |
| Пресмыкающиеся | Роговая чешуя | Пойкилотермные | 3 (у крокодилов 4) | Внутреннее |
| Птицы | Перья | Гомойотермные | 4 камеры | Внутреннее |
| Млекопитающие | Волосяной покров | Гомойотермные | 4 камеры | Внутреннее |
graph TD A[Хордовые] --> B[Рыбы\n2 камеры, пойкилотермные] A --> C[Земноводные\n3 камеры, наружное оплодотворение] A --> D[Пресмыкающиеся\n3 камеры, роговая чешуя] A --> E[Птицы\n4 камеры, перья, гомойотермные] A --> F[Млекопитающие\n4 камеры, волосяной покров]
Системы органов человека
Этот блок — один из самых объёмных в биологии ЕГЭ. Ключевые точки по каждой системе:
Нервная система
Центральная НС (головной и спинной мозг) + периферическая (нервы, ганглии). Вегетативная НС: симпатический отдел («бей или беги» — учащает сердцебиение, расширяет зрачок) и парасимпатический («отдых и пищеварение» — замедляет сердце, сужает зрачок). Рефлекторная дуга: рецептор → афферентный нейрон → вставочный нейрон (в ЦНС) → эфферентный нейрон → эффектор.
Кровеносная система
Сердце — 4 камеры: 2 предсердия + 2 желудочка. Большой круг: левый желудочек → аорта → органы → полые вены → правое предсердие. Малый круг: правый желудочек → лёгочная артерия → лёгкие (насыщение $O_2$) → лёгочные вены → левое предсердие. Запомнить: в лёгочной артерии — венозная кровь (насыщенная $CO_2$); в лёгочных венах — артериальная. Это классическая ловушка.
Дыхательная система
Газообмен: $O_2$ переходит из альвеол в кровь, $CO_2$ — в обратном направлении. Регуляция дыхания — дыхательный центр в продолговатом мозге; главный стимул — повышение концентрации $CO_2$ в крови, а не снижение $O_2$.
Пищеварительная система
| Орган | Фермент | Что расщепляет |
|---|---|---|
| Ротовая полость | Амилаза слюны | Крахмал → мальтоза |
| Желудок | Пепсин (в HCl) | Белки → пептиды |
| Тонкий кишечник | Липаза, трипсин, амилаза поджелудочной | Жиры, белки, углеводы |
| Печень | Желчь (не фермент!) | Эмульгирование жиров |
Алlosвязанная деталь: двенадцатиперстная кишка получает желчь из печёночного протока и сок поджелудочной железы — оба щелочные, нейтрализуют HCl из желудка.
Выделительная система
Нефрон — структурная единица почки. Этапы: фильтрация (клубочек → капсула Боумена — Шумлянского: первичная моча ~150 л/сут), реабсорбция (канальцы — 99% воды возвращается в кровь), секреция (добавляет лишние ионы и мочевину в канальцевую жидкость). Конечной мочи — ~1,5 л/сут.
Эндокринная система
Важнейшие железы и гормоны для ЕГЭ:
- Гипофиз — «главная железа»: тропные гормоны управляют другими железами.
- Щитовидная — тироксин: регулирует обмен веществ; дефицит йода → зоб.
- Поджелудочная — инсулин (снижает глюкозу в крови), глюкагон (повышает).
- Надпочечники — адреналин (мозговое вещество), кортизол (кора).
- Половые железы — тестостерон (семенники), эстрогены и прогестерон (яичники).
Эволюция
Движущие силы по Дарвину
1. Наследственная изменчивость — исходный материал.
2. Борьба за существование — внутривидовая (наиболее острая), межвидовая, с абиотическими условиями.
3. Естественный отбор — выживание и размножение наиболее приспособленных.
Формы отбора: движущий (смещает норму в новых условиях), стабилизирующий (сохраняет среднюю норму в стабильной среде), разрывающий (дизруптивный — поддерживает несколько крайних форм).
Видообразование
- Аллопатрическое (географическое) — популяции разделяет географический барьер → репродуктивная изоляция → новый вид.
- Симпатрическое — в пределах одного ареала (например, через полиплоидию у растений).
Доказательства эволюции
- Палеонтологические: переходные формы (археоптерикс), ископаемые ряды.
- Сравнительно-анатомические: гомологичные органы (общее происхождение, разные функции — рука человека и плавник кита) vs аналогичные (сходная функция, разное происхождение — крыло птицы и крыло бабочки).
- Рудименты (остатки органов, утративших функцию: копчик, остатки волосяного покрова) и атавизмы (появление признаков предков: хвост, многососковость).
- Эмбриологические: закон зародышевого сходства Бэра — на ранних стадиях зародыши позвоночных неразличимы.
Экосистемы и биосфера
Структура экосистемы
Любая экосистема состоит из биотических (живые организмы) и абиотических (температура, свет, вода, почва) компонентов.
Функциональные группы:
- Продуценты — автотрофы (растения, фотосинтезирующие бактерии).
- Консументы I порядка — травоядные, II — плотоядные, питающиеся травоядными, и т.д.
- Редуценты — грибы и бактерии-разрушители, возвращают минеральные вещества в почву.
Цепи и сети питания
Цепь питания: продуцент → консумент I → консумент II → … → редуценты.
Правило 10%: при переходе на следующий трофический уровень передаётся лишь около 10% энергии ($90\%$ рассеивается в виде тепла). Это определяет, почему пищевые пирамиды короткие: уже на 4–5-м звене энергии почти не остаётся.
graph LR P[Продуценты\n100%] -->|10%| C1[Консументы I\n10%] C1 -->|10%| C2[Консументы II\n1%] C2 -->|10%| C3[Консументы III\n0.1%] P -.->|90% тепло| H1[ ] C1 -.->|90% тепло| H2[ ] C2 -.->|90% тепло| H3[ ]
Типы экосистем и смены (сукцессия)
Первичная сукцессия — заселение изначально безжизненного субстрата (скала после ледника): лишайники → мхи → травы → кустарники → лес. Занимает сотни лет.
Вторичная сукцессия — восстановление после нарушения (вырубка, пожар): семенной банк и почва сохранились → процесс идёт быстрее, десятки лет.
Климакс — устойчивое сообщество, к которому стремится сукцессия в данном климате.
Биосфера по Вернадскому
В.И. Вернадский выделил в биосфере четыре типа вещества: живое (все организмы), биогенное (создано живыми: уголь, нефть, известняк), косное (неживая природа: горные породы, газы) и биокосное (создано совместно живым и косным: почва, природные воды). Биосфера охватывает нижнюю атмосферу, всю гидросферу и верхнюю литосферу.
Глобальные круговороты: углерод (фотосинтез ↔ дыхание + сжигание топлива), азот (фиксация бактериями → нитрификация → денитрификация), вода (испарение → осадки → сток).
Тактика на экзамен
- Задания на систематику (соответствия «тип — признак», «класс — представитель») лучше всего отрабатывать таблицами: хорда + 4 камеры сердца + перья = птицы, исключений нет.
- Анатомия человека — часто спрашивают «через какой орган проходит кровь при большом/малом круге» и «какой отдел мозга регулирует X». Знайте функции отделов мозга: продолговатый — дыхание и сердцебиение, мозжечок — координация, кора — высшая нервная деятельность.
- Сукцессию спрашивают в контексте «что произойдёт с экосистемой, если…» — нужно знать направление и скорость изменений.
- Правило 10% применяйте с калькулятором: «если продуценты накопили $10^6$ кДж, сколько получит консумент II?» — $10^6 \times 0{,}1 \times 0{,}1 = 10^4$ кДж.