Биология с основами экологии

О. В. Тулякова 

Биология  
с основами 
экологии 

Учебное пособие 

Москва 

2019 

Издание второе, стереотипное

Берлин

УДК 57(075) 
ББК 28я73 

 Т 82 

Печатается по решению редакционно-издательского совета Вятского 
государственного гуманитарного университета 

Рецензенты: 
Сизова Е. Н., доктор биологических наук, доцент,  
зав. кафедрой медико-биологических дисциплин Вятского 
социально-экономического института; 
Бобров Ю. А., кандидат биологических наук, доцент кафедры 
биологии Вятского государственного гуманитарного  
университета 

        Тулякова О. В. 
Т 82    Биология с основами экологии. Учебное пособие / 

О. В. Тулякова. — Изд. 2-е, стер. — Москва ; Берлин : 
Директ-Медиа, 2019. — 689 с. 

ISBN 978-5-4499-0115-6 

В пособии подробно освещены вопросы современной 
биологии с основами экологии. Пособие включает три раздела: «
Живые системы», «Человек» и «Основы экологии»; 
справочный материал и приложение. Каждый раздел пособия 
содержит основной и дополнительный материал по 
данной теме и вопросы для самоконтроля. 
Учебное пособие может быть использовано преподавателями 
и студентами при изучении курсов «Биология», 
«Экология» и «Биология с основами экологии». 

УДК 57(075) 
ББК 28я73 

ISBN 978-5-4499-0115-6 

© Тулякова О. В., текст, 2019
© Издательство «Директ-Медиа», макет, оформление, 2019 

Оглавление 

Предисловие ..................................................................... 6 
Введение ............................................................................. 7 
1. Предмет, задачи, структура биологии   
и экологии ............................................................................ 7 
2. Методы исследований в биологии  
и экологии .......................................................................... 15 
Раздел 1.  Живые системы ........................................... 23 
1.1. Жизнь как особая форма материи.  
Свойства живого ............................................................... 23 
1.1.1. Определение понятия «жизнь». 
Субстрат  жизни .......................................................... 23 
1.1.2. Свойства живого ....................................... 30 
1.1.3. Функции живого вещества ..................... 39 
1.1.4. Уровни организации живой  
материи .......................................................................... 42 
1.2. Химический состав живых систем ................ 48 
1.2.1. Неорганические вещества  
и их роль в живых организмах ................................. 48 
1.2.2. Органические вещества  
и их роль в живых  организмах ............................... 55 
1.3. Клетка ................................................................... 77 
1.3.1. Основные положения клеточной 
теории ............................................................................ 77 
1.3.2. Типы клеточной организации .............. 85 
1.3.3. Строение клеток ........................................ 90 
1.3.4. Размножение и специализация  
клеток .......................................................................... 117 
1.3.5. Специализация клеток. Ткани ............ 142 
1.4. Функционирование живых систем ............ 162 
1.4.1. Поступление веществ в клетку ........... 162 
1.4.2. Общая характеристика метаболизма 165 
1.4.3. Классификация и значение  
типов метаболизма ................................................... 170 
1.4.4. Фотосинтез .............................................. 181 

3 

1.4.5. Биосинтез белка ..................................... 189 
1.4.6. Диссимиляция ......................................... 196 
1.4.7. Гомеостаз и адаптация .......................... 199 
1.5. Развитие живых систем ................................. 210 
1.5.1. Биология индивидуального  
развития ....................................................................... 210 
1.5.2. Генетика .................................................... 250 
1.5.3.Эволюция органического мира ........... 297 
1.6. Разнообразие живых организмов.  
Классификация ............................................................... 342 
1.6.1. Общая характеристика  
и систематика биоты Земли ................................... 342 
1.6.2. Империя Доклеточные. Царство 
Вирусы ......................................................................... 349 
1.6.3. Империя Клеточные. Царство  
бактерий ...................................................................... 354 
1.6.4. Царство растений ................................... 358 
1.6.5. Царство грибов ....................................... 385 
1.6.6. Царство животных ................................. 390 
Раздел 2.  Человек ........................................................ 453 
2.1. Антропогенез. Биосоциальные  
особенности человека ................................................... 453 
2.2. Анатомо-физиологические  
особенности  человека .................................................. 468 
Раздел 3.  Основы экологии ...................................... 497 
3.1. Экология особей ............................................. 497 
3.1.1. Среда обитания и экологические 
факторы ....................................................................... 497 
3.1.2. Закономерности действия  
факторов ..................................................................... 511 
3.2. Экология популяций ...................................... 517 
3.3. Экология сообществ и экосистем ............... 536 
3.3.1. Понятие о биоценозе,  
биогеоценозе,  экосистеме ...................................... 536 
3.3.2. Функционирование экосистем ............ 553 

4 

3.4. Учение о биосфере ....................................... 566 
3.5. Взаимоотношения природы  
и общества ....................................................................... 585 
3.6. Важнейшие экологические  
проблемы  современности .......................................... 590 
3.7. Рациональное природопользование   
и охрана природы.......................................................... 602 
3.8. Природная среда: природные ресурсы   
и природные условия ................................................... 605 
3.9. Мероприятия по охране окружающей  
среды и рационализации природопользования .... 609 
3.10. Экология и здоровье человека.  
Экологическая ниша человека ................................... 627 
Заключение .................................................................. 643 
Словарь терминов ....................................................... 652 
Список литературы..................................................... 667 
Справочный материал ............................................... 669 
Некоторые знаменательные даты   
в развитии биологии .......................................................... 673 
Приложения ................................................................. 680 
 
 
 

5 

Предисловие 

Введение курса «Биология с основами экологии» в 
программы подготовки специалистов небиологического 
профиля обусловлено необходимостью формирования 
у студентов целостного естественнонаучного мировоззрения 
и биологического мышления.  
Знания основ общей биологии являются фундаментом 
для понимания основ природоохранной деятельности, 
а также современных общеэкологических 
проблем.  
Осознание человечеством в условиях все возраста-
ющего антропогенного воздействия необходимости 
бережного отношения к природе и изучения биолого-
экологических закономерностей служит основой вве-
дения биологии с основами экологии в состав феде-
рального компонента и обязательного изучения в выс-
шей школе. 
Данное пособие включает три раздела: «Живые си-
стемы», «Человек» и «Основы экологии». Каждый раз-
дел пособия содержит основной и дополнительный 
материал по данной теме и вопросы для самоконтроля, 
включающие задания, способствующие оценке каче-
ства усвоения материала.  
В приложении приведен иллюстративно-цифровой 
материал, способствующий усвоению основного мате-
риала пособия. Приведенный в пособии справочный ма-
териал может быть использован на практических и се-
минарских занятиях. 
Учебное пособие предназначено для студентов 
высшего профессионального образования, обучаю-
щихся по небиологическим специальностям. 
 
 

6 

Введение  

1. Предмет, задачи, структура биологии  
и экологии

Биология (от греч. bios — жизнь, logos — наука) — 
наука о жизни, об общих закономерностях существова-
ния и развития живых существ. Или, иными словами, 
биологией называется наука, занимающаяся изучением 
жизни во всех ее проявлениях, а также свойств живого 
вообще. 
Биология — одна из старейших естественных наук, 
хотя сам термин «биология» для ее обозначения впер-
вые был предложен лишь в 1797 г. немецким профес-
сором анатомии Теодором Рузом (1771–1803 гг.), после 
чего этот термин использовали в 1800 г. профессор 
Дерптского университета (ныне г. Тарту) К. Бурдах 
(1776–1847 гг.), а в 1802 г. Ж.-Б. Ламарк (1744–1829 гг.) 
и Л. Тревиранус (1779–1864 гг.). 
Предметом изучения биологии являются живые ор-
ганизмы, их строение, функции, развитие, взаимоот-
ношения со средой и происхождение. 
Задача биологии — изучение биологических зако-
номерностей, раскрытие сущности жизни и её прояв-
лений с целью познания и управления ими. 
Как особая наука биология выделилась из есте-
ственных наук в XIX в., когда ученые обнаружили, что 
живые организмы обладают некоторыми общими для 
всех характеристиками. В основе современной биоло-
гии лежат пять фундаментальных принципов: клеточная 
теория, эволюция, генетика, гомеостаз и энергия. 
Биология — естественная наука. Как и другие  
науки, она возникла и всегда развивалась в связи  
с желанием человека познать окружающий его мир, а 
также в связи с материальными условиями жизни  

7 

общества, развитием общественного производства, ме-
дицины, практическими потребностями людей. 
Многообразие живой природы так велико, что пра-
вильнее говорить о биологии как о комплексе знаний. 
Биология стала в наше время такой в результате диффе-
ренциации и интеграции разных биологических наук.  
В рамках этой системы биологию можно разделить 
на общую и частную. 
 Общая биология изучает законы и закономерности, 
характерные для всех живых организмов вне за-
висимости от их систематической принадлеж-
ности: это закономерности функционирования, 
размножения и эволюции живых организмов. 
Поскольку данный раздел закладывает фунда-
мент для прочих разделов биологии, его можно 
назвать фундаментальным. 
 Частная биология изучает вопросы разнообразия, 
систематики и функционирования отдельных 
групп живых организмов. 
Самыми старыми частными биологическими наука-
ми являются зоология и ботаника, изучающие животных 
и растения соответственно. Однако в процессе дифференциации 
они разделились на ряд самостоятельных 
наук.  
Например, внутри ботаники можно выделить альгологию — 
науку о водорослях, лихенологию — о лишайниках, 
бриологию — о мхах и др. 
Внутри зоологии выделяют следующие разделы: 
малакология — наука о моллюсках, арахнология — наука 
о паукообразных, энтомология — наука о насекомых, 
акарология — наука о клещах, ихтиология — наука о костистых 
рыбах, герпетология — наука о чешуйчатых рептилиях, 
орнитология — наука о птицах, териология — 
наука о наземных млекопитающих. 

8 

В настоящее время изучением систематических 
групп занимаются такие разделы как: вирусология — 
наука о вирусах; микробиология — наука, занимающаяся 
изучением микроорганизмов; микология — наука о грибах; 
антропология — наука о человеке. 
При изучении различных сторон жизнедеятельности 
живых организмов в зоологии, микробиологии и 
ботанике выделяются следующие подразделы:  
 систематика — изучает систематику и родство 
разных групп организмов;  
 морфология — исследует внешнее строение органов 
организмов и их видоизменения;  
 анатомия — изучает внутреннее строение организмов;  
 
физиология — изучает процессы, протекающие в 
организмах;  
 генетика — изучает закономерности наследственности 
и изменчивости, их материальные 
носители. 
По направлениям исследований биологию можно 
разделить на следующие дисциплины: 

1. Изучение разных уровней живой материи. По 

уровню изучения живой материи различают следующие 
науки:  

 молекулярная биология — наука, исследующая 
общие свойства и проявления жизни на молекулярном 
уровне; 
 цитология, или учение о клетке (от греч. «ци-
тос» — клетка), изучает клеточный уровень 
организации живого, химический состав 
клетки, биохимические процессы, которые 
здесь протекают, строение и функции отдельных 
органоидов клетки; 

9 

 гистология, или учение о тканях (от греч. «ги-
стос» — ткань), изучает тканевый уровень организации 
живого; 
 анатомия, морфология и физиология — науки о 
строении и функционировании органов и 
систем органов, изучают уровень органа и 
организма; 
 экология — биология групп организмов (популяций, 
видов и т. д.). 

2. Отдельно можно выделить науки о развитии живой 
материи. Сюда обычно относят биологию индиви-
дуального и исторического развития организмов: 

 эмбриология — наука о предзародышевом разви-
тии, оплодотворении, зародышевом и личи-
ночном развитии организмов;  
 теория эволюции, или эволюционное учение, — ком-
плекс знаний об историческом развитии жи-
вой природы. 

3. Изучением коллективной жизни и сообществ жи-

вых организмов занимаются:  

 этология — наука о поведении животных,  
 экология (в общем смысле) — наука об отноше-
ниях различных организмов и образуемых ими 
сообществ между собой и с окружающей сре-
дой.  
Естественно, такая классификация биологических 
наук в значительной степени условна и не дает пред-
ставления обо всем многообразии биологических дис-
циплин. 
 
Ведущее положение в современном комплексе био-
логических наук занимают физико-химическая биология, 
клеточная инженерия и молекулярная биология, новейшие 
данные которых вносят существенный вклад в пред-
ставления о научной картине мира.

10 

Экология — это наука, изучающая закономерности 
взаимодействия организмов и среды их обитания, зако-
ны развития и существования биогеоценозов как ком-
плексов взаимодействующих живых и неживых компо-
нентов в различных участках биосферы. 

Слово «экология» (от греческого oiyhos — жилище 
и logos — наука) впервые употребил немецкий биолог 
Эрнст Геккель в 1866 г., обозначив им биологическую 
науку, изучающую взаимоотношения организмов с 
окружающей средой.  
В настоящее время экология приобрела междисци-
плинарное, общенаучное значение и превратилась во 
всеобщую экологию, или мегаэкологию.  
Всеобщая экология — наука методологическая, со-
здающая общенаучные методы познания действитель-
ности, ее выводы находят применение в различных об-
ластях практической деятельности.  
В соответствии с этим основными задачами эколо-
гии являются:  
• 
постижение законов функционирования и раз-
вития биосферы как целостной системы;  
• 
изучение реакций компонентов окружающей 
среды на возмущающие воздействия;  
• 
определение допустимых пределов воздействия 
человеческой цивилизации на окружающую 
среду;  
• 
разработка концептуальных представлений и 
рекомендаций относительно путей развития 
общества, которые гарантировали бы соблюде-
ние пределов воздействия на окружающую сре-
ду и гармоническое существование и развитие 
последней.  
 
 

11 

В экологии как науке должен осуществляться синтез 
научных дисциплин — биологии, геологии, физики, 
химии, географии, экономики, социологии, политики, 
истории, математики и математического моделирова-
ния, правоведения и др.  
Таким образом, экология более чем научная дисци-
плина, она представляет собой проблемно ориентиро-
ванную систему научных знаний. 
Предметом изучения экологии является совокупность 
или структура связей между организмами и средой.  
Главный объект изучения в экологии — экосистемы, 
т. е. единые природные комплексы, образованные жи-
выми организмами и средой обитания. Кроме того, в 
область ее компетенции входит изучение отдельных 
видов организмов (организменный уровень), их попу-
ляций, т. е. совокупностей особей одного вида (попу-
ляционно-видовой уровень), совокупностей популя-
ций, т. е. биотических сообществ — биоценозов 
(биоценотический уровень) и биосферы в целом (био-
сферный уровень). 
Основной, традиционной, частью экологии как 
биологической науки является общая экология, которая 
изучает общие закономерности взаимоотношений любых 
живых организмов и среды (включая человека как 
биологическое существо). 
 
В составе общей экологии выделяют следующие 
основные разделы: 
– аутэкология изучает индивидуальные связи отдельного 
организма (виды, особи) с окружающей его средой; 
– популяционная экология (демоэкология), в её задачу входит 
изучение структуры и динамики популяций отдельных 
видов. Популяционную экологию рассматривают 
и как специальный раздел аутэкологии; 

12 

– синэкология (биоценология) изучает взаимоотношение 
популяций, сообществ и экосистем со средой. 
Для всех этих направлений главным является изучение 
выживания живых существ в окружающей среде, и 
задачи перед ними стоят преимущественно биологического 
свойства — изучить закономерности адаптации 
организмов и их сообществ к окружающей среде, саморегуляцию, 
устойчивость экосистем и биосферы и т. д. 
В изложенном выше понимании общую экологию 
нередко называют биоэкологией, когда хотят подчеркнуть 
ее биоцентричность. 
Кроме того, экология классифицируется по конкретным 
объектам и средам исследования на частные 
разделы, т. е. различают экологию животных, экологию рас-
тений и экологию микроорганизмов. 
Однако современная экология не ограничивается 
только рамками биологической дисциплины. Так, 
например, на стыке экологии с другими отраслями зна-
ний продолжается развитие таких новых направлений, 
как инженерная экология, геоэкология, математическая эколо-
гия, сельскохозяйственная экология, космическая экология и т. д. 
С научно-практической точки зрения вполне обос-
новано деление экологии на теоретическую и прикладную: 
 теоретическая экология вскрывает общие законо-
мерности организации жизни; 
 прикладная экология изучает механизмы разруше-
ния биосферы человеком, способы предотвра-
щения этого процесса и разрабатывает принци-
пы рационального использования природных 
ресурсов. Научную основу прикладной эколо-
гии составляет система общеэкологических за-
конов, правил и принципов. 
 
 

13