Систематика растений и животных

Царство Растения: основные отделы

Для ЕГЭ важно уверенно различать четыре крупных отдела:

ОтделТканиСосудыСеменаЦветокПримеры
МохообразныеНетНетНетНетМох кукушкин лён, сфагнум
ПапоротникообразныеЕстьЕстьНетНетЩитовник, хвощ, плаун
ГолосеменныеЕстьЕстьЕсть (голые)НетСосна, ель, лиственница
ПокрытосеменныеЕстьЕстьЕсть (в плоде)ЕстьВсе 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.
Check yourself
Чем флоэма отличается от ксилемы по направлению транспорта веществ? Приведите пример вещества, которое движется по каждой из них.

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).

КлассКожаТемператураСердцеОплодотворение
Рыбы (хрящевые, костные)ЧешуяПойкилотермные2 камерыНаружное
ЗемноводныеГолая, влажнаяПойкилотермные3 камерыНаружное
ПресмыкающиесяРоговая чешуяПойкилотермные3 (у крокодилов 4)Внутреннее
ПтицыПерьяГомойотермные4 камерыВнутреннее
МлекопитающиеВолосяной покровГомойотермные4 камерыВнутреннее
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]
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]
Классы позвоночных: ключевые признаки для ЕГЭ
Check yourself
У паука 4 пары ног, у рака — 5 пар ходильных ног, у мухи — 3 пары ног. К каким классам они относятся и что объединяет все три организма на уровне типа?

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

ОрганФерментЧто расщепляет
Ротовая полостьАмилаза слюныКрахмал → мальтоза
ЖелудокПепсин (в HCl)Белки → пептиды
Тонкий кишечникЛипаза, трипсин, амилаза поджелудочнойЖиры, белки, углеводы
ПеченьЖелчь (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).
Check yourself
В лёгочной артерии течёт артериальная или венозная кровь? Объясните, почему это так.

Quick recall
Почему в лёгочной артерии кровь называют венозной, а в лёгочных венах — артериальной?

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.

Quick recall
Что общего у гомологичных и аналогичных органов, и чем они отличаются?

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[ ]
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[ ]
Правило 10%: передача энергии по трофическим уровням

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).


Quick recall
Первичная и вторичная сукцессия занимают разное время. Чем ещё они различаются?

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.

См. также