Βιολογία Α' Γυμνασίου PDF

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ, ΕΡΕΥΝΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ Ευαγγελία Μαυρικάκη Μαριάννα Γκούβρα Αναστασία Καμπούρη...

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ, ΕΡΕΥΝΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ Ευαγγελία Μαυρικάκη Μαριάννα Γκούβρα Αναστασία Καμπούρη Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Βιολογία Βιολογία Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Κωδικός βιβλίου: 0-21-0009 ISBN 978-960-06-2657-5 (01) 000000 0 21 0009 8 ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΕΚΔΟΣΕΩΝ «ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ»  ΒΙΟΛΟΓΙΑ Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 1 11/1/2013 11:11:35 πμ  ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΡΧΙΚΗΣ ΕΚ∆ΟΣΗΣ ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ Ευαγγελία Μαυρικάκη, Επίκ. Καθηγήτρια του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας Μαριάννα Γκούβρα, Βιολόγος, Εκπαιδευτικός Β/θμιας Εκπ/σης Αναστασία Καμπούρη, Βιολόγος, Εκπαιδευτικός Β/θμιας Εκπ/σης ΚΡΙΤΕΣ - ΑΞΙΟΛΟΓΗΤΕΣ Σωτήρης Μανώλης, Επίκ. Καθηγητής του Πανεπιστημίου Αθηνών Στέργος Σαλαμαστράκης, Σχολικός σύμβουλος Αιμιλία Τσαμουρά, Βιολόγος, Εκπαιδευτικός Β/θμιας Εκπ/σης ΕΙΚΟΝΟΓΡΑΦΗΣΗ Ειρήνη Νομικού ΦΙΛΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ Κωνσταντίνα Κουτσουρούμπα, Φιλόλογος ΥΠΕΥΘΥΝΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ Βασιλική Περάκη, Σύμβουλος του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου ΤΟΥ ΥΠΟΕΡΓΟΥ ΚΑΤΑ ΤΗ ΣΥΓΓΡΑΦΗ ΕΞΩΦΥΛΛΟ Μιχάλης Μακρουλάκης, Ζωγράφος ΠΡΟΕΚΤΥΠΩΤΙΚΕΣ Βιβλιοσυνεργατική ΑΕΠΕΕ ΕΡΓΑΣΙΕΣ Γ΄ Κ.Π.Σ. / ΕΠΕΑΕΚ ΙΙ / Ενέργεια 2.2.1 / Κατηγορία Πράξεων 2.2.1.α: «Αναμόρφωση των προγραμμάτων σπουδών και συγγραφή νέων εκπαιδευτικών πακέτων» ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ Δημήτριος Γ. Βλάχος Ομότιμος Καθηγητής του Α.Π.Θ. Πρόεδρος του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου Πράξη με τίτλο: «Συγγραφή νέων βιβλίων και παραγωγή υποστηρικτικού εκπαιδευτικού υλικού με βάση το ΔΕΠΠΣ και τα ΑΠΣ για το Γυμνάσιο» Επιστημονικός Υπεύθυνος Έργου Αντώνιος Σ. Μπομπέτσης Σύμβουλος του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου Αναπληρωτές Επιστημονικοί Υπεύθυνοι Έργου Γεώργιος Κ. Παληός Σύμβουλος του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου Ιγνάτιος Ε. Χατζηευστρατίου Μόνιμος Πάρεδρος του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου Έργο συγχρηματοδοτούμενο 75% από το Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο και 25% από εθνικούς πόρους. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΠΑΝΕΚ∆ΟΣΗΣ Η επανέκδοση του παρόντος βιβλίου πραγματοποιήθηκε από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών & Εκδόσεων «Διόφαντος» μέσω ψηφιακής μακέτας, η οποία δημιουργή- θηκε με χρηματοδότηση από το ΕΣΠΑ / ΕΠ «Εκπαίδευση & Διά Βίου Μάθηση» / Πράξη «ΣΤΗΡΙΖΩ». Οι διορθώσεις πραγματοποιήθηκαν κατόπιν έγκρισης του Δ.Σ. του Ινστιτούτου Εκπαιδευτικής Πολιτικής BIOLOGIA A GYM MATHITI 001-034.indd 2 27/3/2015 3:53:56 µµ  ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ, ΕΡΕΥΝΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ Ευαγγελία Μαυρικάκη Μαριάννα Γκούβρα Αναστασία Καμπούρη ΑΝΑΔΟΧΟΣ ΣΥΓΓΡΑΦΗΣ Η συγγραφή και η επιστηµονική επιµέλεια του βιβλίου πραγµατοποιήθηκε υπό την αιγίδα του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου ΒΙΟΛΟΓΙΑ Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΕΚΔΟΣΕΩΝ «ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ» BIOLOGIA A GYM MATHITI 001-034.indd 3 17/2/2016 12:59:31 µµ  ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΣΗΜΕΙΩΜΑ ΓΙΑ ΤΟΝ/ΤΗ ΜΑΘΗΤΗ/ΤΡΙΑ............... 5 4.4 Η αναπνοή στον άνθρωπο...................... 86 Εισπνοή, Εκπνοή – Ανταλλαγή ΜΙΑ ΜΑΤΙΑ ΣΤΟ ΒΙΒΛΙΟ............................... 6 των αναπνευστικών αερίων...................... 88 Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ......................... 9 Αναπνευστικό σύστημα και υγεία................ 90 Η βιολογία στην καθημερινή ζωή..................... 10 Εισαγωγή στην επιστημονική μέθοδο................ 11 5. ΣΤΗΡΙΞΗ ΚΑΙ ΚΙΝΗΣΗ 5.1 Η στήριξη και η κίνηση 1. Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ στους μονοκύτταρους οργανισμούς............ 98 1.1 Τα χαρακτηριστικά των οργανισμών............ 18 5.2 Η στήριξη στα φυτά............................. 99 1.2 Κύτταρο: η μονάδα της ζωής.................... 21 5.3 Η στήριξη και η κίνηση στους ζωικούς 1.3 Η οργάνωση των πολυκύτταρων οργανισμών.... 25 οργανισμούς.................................... 99 Ποικιλομορφία και ταξινόμηση 5.4 Το μυοσκελετικό σύστημα του ανθρώπου.... 103 των οργανισμών................................. 26 Η δομή των οστών............................. 106 1.4 Αλληλεπιδράσεις και προσαρμογές............. 30 Οι αρθρώσεις.................................. 106 Οι μύες........................................ 107 2. ΠΡΟΣΛΗΨΗ ΟΥΣΙΩΝ ΚΑΙ ΠΕΨΗ Μυοσκελετικό σύστημα και υγεία.............. 107 2.1 Η παραγωγή θρεπτικών ουσιών στα φυτά – Η φωτοσύνθεση................................ 39 6. ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ 2.2 Η πρόσληψη ουσιών και η πέψη στους 6.1 Η αναπαραγωγή στους μονοκύτταρους μονοκύτταρους οργανισμούς................... 41 οργανισμούς.................................. 115 2.3 Η πρόσληψη ουσιών και η πέψη στους 6.2 Η αναπαραγωγή στα φυτά.................... 115 ζωικούς οργανισμούς........................... 41 6.3 Η αναπαραγωγή στους ζωικούς 2.4 Η πρόσληψη ουσιών και η πέψη οργανισμούς.................................. 119 στον άνθρωπο.................................. 45 6.4 Η αναπαραγωγή στον άνθρωπο.............. 123 Διάσπαση, απορρόφηση και αποβολή ουσιών.... 49 Από τη γονιμοποίηση στη γέννηση............ 126 Διατροφή και υγεία.............................. 51 Αναπαραγωγικό σύστημα και υγεία............ 127 3. ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΚΑΙ ΑΠΟΒΟΛΗ ΟΥΣΙΩΝ 7. ΕΡΕΘΙΣΤΙΚΟΤΗΤΑ 3.1 Η μεταφορά και η αποβολή ουσιών στους 7.1 Η ερεθιστικότητα στους μονοκύτταρους μονοκύτταρους οργανισμούς................... 60 οργανισμούς.................................. 136 3.2 Η μεταφορά και η αποβολή ουσιών 7.2 Η ερεθιστικότητα στα φυτά................... 136 στα φυτά........................................ 60 7.3 Η ερεθιστικότητα στους ζωικούς 3.3 Η μεταφορά και η αποβολή ουσιών στους οργανισμούς.................................. 137 ζωικούς οργανισμούς........................... 61 7.4 Το νευρικό σύστημα του ανθρώπου.......... 141 3.4 Η μεταφορά και η αποβολή ουσιών στον Τα αισθητήρια όργανα......................... 143 άνθρωπο........................................ 65 Το ενδοκρινικό σύστημα – Ορμόνες........... 144 Το αίμα.......................................... 68 Κυκλοφορικό σύστημα και υγεία................. 69...ΕΚΤΑΚΤΟ... ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ουροποιητικό σύστημα και υγεία................ 72 ΤΟ ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΟ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ................. 148 ΛΕΞΙΛΟΓΙΟ ΟΡΩΝ................................. 153 4. ΑΝΑΠΝΟΗ ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΟΡΩΝ................................ 160 4.1 Η αναπνοή στους μονοκύτταρους οργανισμούς... 79 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ.................................... 162 4.2 Η αναπνοή στα φυτά............................ 80 ΠΗΓΕΣ ΕΙΚΟΝΙΣΤΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ.................... 162 4.3 Η αναπνοή στους ζωικούς οργανισμούς........ 81 4 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 4 11/1/2013 11:11:36 πμ  ΣΗΜΕΙΩΜΑ ΓΙΑ ΤΟΝ/ΤΗ ΜΑΘΗΤΗ/ΤΡΙΑ Ας κοιτάξουμε γύρω μας. Ας σκεφτούμε για τον κόσμο που ζούμε. Ας προβληματιστούμε για τη ζωή τη δική μας και των άλλων. Ας αναζητήσουμε την αλήθεια για την ανθρώπινη ύπαρξη, τη ζωή και το περι- βάλλον μέσα στο οποίο φιλοξενείται η ύπαρξή μας. Η βιολογία είναι διαθέσιμη. Περιμένει τις ερωτήσεις μας. Είναι έτοιμη να μας απαντήσει. Η βιολογία είναι ο καταλύτης της γνώσης μας για τη ζωή. Είναι μια επιστήμη τόσο ζωντανή, όσο ζωντανά είναι και τα αντικείμενά της. Ανακαλύπτει και οικοδομεί τη γνώση μέσα από την κατάδυσή της στη ζωή. Ας την αφήσουμε να μας ξεναγήσει στον κόσμο που ζει μέσα μας και γύρω. Το βιβλίο που κρατάτε στα χέρια σας δεν είναι θησαυροφυλάκιο όπου φυλάσσεται η πολύτιμη γνώση. Δεν αποτελεί το απαύγασμα της ανθρώπινης διανόησης. Κανένα βιβλίο δεν είναι σε θέση να συμπυκνώσει τη γνώση, την επιστήμη. Τα βιβλία είναι κλειδιά, αλλά και πυξίδες. Είναι τα κλειδιά που θα ανοίξουν την πόρτα του θησαυροφυλακίου της γνώσης. Είναι οι πυξίδες, οι χάρτες που θα σας καθοδηγήσουν στις δαιδαλώδεις διαδρομές της. Είναι τα εργαλεία που θα σας βοηθήσουν να αδράξετε τη γνώση. Αδράξτε τη γνώση και αξιοποιήστε την. Ανακαλύψτε τη χρηστικότητα των παραθεμάτων, των δραστηριοτήτων, των ερωτήσεων και των προβλημάτων. Ερευνήστε και εσείς οι ίδιοι με τις «Μικρές έρευνες και εργασίες». Το υλικό που συνοδεύει το κείμενο (παραθέματα) έχει στόχο να βοηθήσει σε μια περισσότερο διεξοδική και αμεσότερη αξιοποίηση των θεωρητικών δεδομένων, ώστε να διευκολυνθεί η ερμηνεία των γεγονότων και εμπειριών από την καθημερινή ζωή και να βοηθηθούν όσοι επιθυμούν να αποκτήσουν περαιτέρω γνώση σε ορισμένα θέματα, ανατρέχοντας απευθείας στις πηγές τους. Τα κείμενα «Ας σκεφτούμε» έχουν ως σκοπό να βοηθήσουν στην ανάπτυξη κριτικής στάσης απέναντι στη γνωστική ύλη, δίνοντας ταυτόχρονα και το έναυσμα για συζήτηση μέσα στην τάξη. Οι ερωτήσεις, οι δραστηριότητες και τα προβλήματα για επανάληψη που υπάρχουν στο τέλος κάθε κεφαλαίου σάς δίνουν την ευκαιρία να ελέγξετε τις γνώσεις που αποκτήσατε. Η συνεργασία με τους συμμαθητές και η αυτενέργεια θα οικοδομήσουν έναν νέο τρόπο κατάκτησης της γνωστικής ύλης και οι μικρές, απλές έρευνες, οι οποίες θα πραγματοποιούνται και θα παρουσιάζονται στην τάξη, θα μετατρέπουν τη θεωρία σε οργανωμένη γνώση και γνωστική εμπειρία. Ας είναι δημιουργική και καρποφόρα η νέα σχολική χρονιά. Οι συγγραφείς ΒΙΟΛΟΓΙΑ Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 5 BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 5 11/1/2013 11:11:36 πμ  Μ ι α Μ ατ ι α Σ το Β ι β λ ι ο Κάθε ενότητα αρχίζει με μια εισαγωγική σελίδα που φέρει τον αριθμό της. Στις διπλές σελίδες υπάρχουν προηγούμενες γνώσεις που θα χρειαστούν... και καινούριες γνώσεις που θα αποκτήσουμε. Η ενότητα αποτελείται από υποενότητες, οι οποίες περιέχουν το κείμενο, καθώς και εικόνες, διαγράμματα και σχήματα για την καλύτερη κατανόησή του. Στο τέλος κάθε υποενότητας υπάρχουν ερωτήσεις, προβλήματα και δραστηριότητες. BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 6 11/1/2013 11:11:39 πμ  Σε κάθε ενότητα από τη 2η έως την 7η υπάρχει ένα δισέλιδο αφιερωμένο σε μία χαρακτηριστική λειτουργία των ζώων. Έτσι θα είναι δυνατή κάθε φορά η μελέτη και η σύγκρισή τους. Η ενότητα ολοκληρώνεται με την περίληψη και τις λέξεις-κλειδιά και ακολουθούν ερωτήσεις, προβλήματα και δραστηριότητες για επανάληψη. Στα παραθέματα γίνεται σύνδεση της βιολογίας με τις άλλες επιστήμες, τις τέχνες Το παράρτημα και την καθημερινή θα είναι χρήσιμο για ζωή. να πραγματοποιηθούν οι μικρές έρευνες και εργασίες. BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 7 11/1/2013 11:11:44 πμ BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 8 11/1/2013 11:11:44 πμ  Η επιστήμη της βιολογίας Η βιολογία είναι η επιστήμη της ζωής. Ασχολείται δηλαδή με τη με- λέτη των οργανισμών, όπως είναι τα φυτά, τα ζώα κτλ. Οι βιολόγοι- ερευνητές παρατηρούν το σχήμα και τα μέρη των οργανισμών, με- λετούν τις λειτουργίες τους, διακρίνουν ομοιότητες και διαφορές με- ταξύ τους. Η παρατήρηση οργανισμών που έχουν μεγάλο μέγεθος, όπως είναι τα φυτά και τα ζώα, είναι σχετικά εύκολη. Υπάρχουν όμως και οργανισμοί με πολύ μικρό μέγεθος, οι οποίοι δεν είναι ορατοί με γυμνό μάτι και γι’ αυτό ονομάζονται μικροοργανισμοί ή μικρόβια. Τους οργανισμούς αυτούς τους παρατηρούμε μόνο με τη βοήθεια του μικροσκοπίου. Το όργανο αυτό επιτρέπει την παρατήρηση μι- κροσκοπικών αντικειμένων σε μεγέθυνση. Η ανακάλυψή του έδωσε Εικ. 1 Οπτικό μικροσκόπιο. τη δυνατότητα στους επιστήμονες να μελετήσουν έναν άγνωστο μέ- Στο εργαστήριο θα γνωρίσουμε τα μέρη χρι τότε κόσμο, τον μικρόκοσμο. Φυσικά, τα μικροσκόπια που κατα- και τη λειτουργία του, με τη βοήθεια των ασκήσεων του Εργαστηριακού οδηγού. σκευάστηκαν αρχικά δεν έμοιαζαν με τα σημερινά. Έδιναν μικρή με- γέθυνση και παρουσίαζαν δυσκολίες στη χρήση. Σήμερα έχουμε στη διάθεσή μας πολλούς τύπους μικροσκοπίων. Ένας από αυτούς είναι τα οπτικά ή φωτονικά μικροσκόπια, όπως αυτά που υπάρχουν στα σχολικά εργαστήρια. Τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια που υπάρχουν στα πανεπιστήμια και στα ερευνητικά ιδρύματα έχουν τη δυνατότη- τα να μεγεθύνουν μέχρι και 500.000 φορές αυτό που παρατηρούμε. Για τη μελέτη των οργανισμών απαιτείται να καταγράφουμε τις παρατηρήσεις μας. Για τον σκοπό αυτό, συχνά σχεδιάζουμε ό,τι πα- ρατηρούμε στο μικροσκόπιο. Κατά τον σχεδιασμό σημειώνουμε τις επεξηγηματικές ενδείξεις που κρίνουμε απαραίτητες και την κλίμα- κα (πόσες φορές το παρατηρούμενο αντικείμενο είναι μεγαλύτερο απ’ ό,τι στην πραγματικότητα). Το σχέδιό μας πρέπει να ανταποκρί- νεται στην πραγματικότητα, χωρίς να είναι απαραίτητο να σημει- ώνονται όλες οι λεπτομέρειες, παρά μόνο όσες είναι απαραίτητες. Εικ. 2 Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ 9 BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 9 11/1/2013 11:11:44 πμ  Οι γνώσεις από άλλες επιστήμες όπως η φυσική, η χημεία ή τα μαθηματικά, είναι συχνά πολύ χρήσιμες στη μελέτη των οργανισμών. Ας υποθέσουμε, για παράδειγμα, ότι μελετάμε πώς μεταβάλλεται το ύψος ενός φυτού στη διάρκεια ενός μήνα. Στην περίπτωση αυτή, μπορεί να χρειαστεί να κατασκευάσουμε ένα διάγραμμα ή να εργα- στούμε με ποσοστά, αξιοποιώντας έτσι τις γνώσεις μας από τα μα- θηματικά. Εικ. 3 Το μέγεθος του εντόμου στην εικόνα είναι διπλάσιο από το πραγματικό, δηλαδή έχει σχεδιαστεί με κλίμακα x2. Η βιολογία στην καθημερινή ζωή Η βιολογία θεωρείται ως η επιστήμη του μέλλοντος. Στο παρελθόν, ιδιαίτερα κατά τη δεκαετία του ’70, ο άνθρωπος είχε επιδείξει έντονο ενδιαφέρον για το διάστημα και την εξερεύνησή του. Σήμερα όμως, με την πρόοδο της βιολογίας, το ενδιαφέρον αυτό έχει στραφεί πε- ρισσότερο στη μελέτη της ίδιας της ζωής. Μια ανακοίνωση για την ανακάλυψη ενός σημαντικού εμβολίου ή φαρμάκου, που θα σώσει χιλιάδες ανθρώπους, θεωρείται σημαντικότερη από οποιαδήποτε αποστολή για την κατάκτηση του διαστήματος. Οι εφαρμογές της βιολογίας είναι πάρα πολλές και ποικίλες. Διά- φορα προϊόντα, όπως το ψωμί, το κρασί και η μπίρα, παράγονται με τη συμμετοχή μικροοργανισμών. Σήμερα πλέον οι μικροοργανισμοί χρησιμοποιούνται ευρύτατα και στη βιομηχανία για μαζική και οι- κονομική παραγωγή τροφίμων, φαρμάκων κτλ. (βιοτεχνολογία). Χά- Εικ. 4 Ο εμβολιασμός συντελεί στην πρόληψη των ασθενειών σε όλο τον κόσμο. ρη στις γνώσεις που αποκτήθηκαν σχετικά με θέματα της βιολογίας (οικολογία, βιοτεχνολογία κ.ά.), έχουμε, για παράδειγμα, στη διάθε- σή μας εγκαταστάσεις βιολογικού καθαρισμού που επεξεργάζονται τα αστικά λύματα. Η οικολογική καταστροφή του Αργοσαρωνικού, όπου καταλήγουν τα λύματα της πόλης των Αθηνών, περιορίστηκε χάρη σε τέτοιες εγκαταστάσεις. Η βιολογία έχει εισβάλει στην καθημερινή ζωή μέσα από άρθρα και διαφημίσεις σε εφημερίδες και περιοδικά και επηρεάζει πλέον τις απόψεις και τις συμπεριφορές μας σε διάφορα θέματα. Ακόμα και για τις πιο απλές δραστηριότητες, όπως το πλύσιμο των ρούχων, μπο- ρούμε να επιλέξουμε ένα απορρυπαντικό ρούχων με «βιολογικά» έν- ζυμα ή ένα καθαριστικό πιάτων με αντιβακτηριακή δράση. Επίσης, χάρη στις γνώσεις μας επάνω στη βιολογία των ζώων, το ψάρεμα και το κυνήγι απαγορεύονται την περίοδο κατά την οποία αναπαράγο- νται τα ζώα. Ερευνητές βιολόγοι εργάζονται συνεχώς για να εξασφα- λίσουν προϊόντα και προϋποθέσεις που θα κάνουν την καθημερινή ζωή απλούστερη, υγιεινότερη και δημιουργικότερη. Ας σκεφτούμε Να σκεφτείτε και να αναφέρετε τρόφιμα που βρίσκονται στην κουζίνα του σπιτιού σας των οποίων η παραγωγή σχετίζεται, σε κάποιο βαθμό, με εφαρμογές της βιολογίας. 10 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 10 11/1/2013 11:11:45 πμ  Ερωτήσεις Προβλήματα Δραστηριότητες 1. Το γιαούρτι και το τυρί είναι γαλακτοκομικά προϊόντα τα οποία παρασκευάζονται με βάση το γάλα και με τη βοήθεια μικροοργανισμών. Να αναφέρετε και άλλα δύο προϊόντα που παρασκευάζονται με τη βοήθεια μικροοργανισμών. 2. Να σχεδιάσετε έναν οργανισμό της επιλογής σας (π.χ. ένα έντομο ή μια γάτα) με τρόπο που να διακρίνο- νται τα κύρια χαρακτηριστικά του και όχι οι λεπτομέρειες. Μην ξεχάσετε να σημειώσετε την κλίμακα. ΜΙΚΡΕΣ ΕΡΕΥΝΕΣ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΙΕΣ 1. Η συμβολή των αρχαίων Ελλήνων σε ορισμένους επιστημονικούς κλάδους υπήρξε τόσο σημαντική, ώστε θεωρούνται «πατέρες» αυτών των επιστημών. Για παράδειγμα, ο Ιπποκράτης χαρακτηρίζεται ως ο «πατέ- ρας» της Ιατρικής. Να ανατρέξετε σε σχετικές πηγές και να αναφέρετε και άλλους αρχαίους Έλληνες που θεωρούνται «πατέρες» επιστημών σχετικών με τη βιολογία. 2. Να χωριστείτε σε τέσσερις ομάδες και να πραγματοποιήσετε μια εργασία, δημιουργώντας μια αφίσα, ή ένα κείμενο ή μια διαφήμιση. Στόχος της εργασίας θα είναι να αναδεικνύονται οι εφαρμογές της βιολογί- ας στην καθημερινή μας ζωή. Το περιεχόμενο κάθε εργασίας μπορεί να καλύπτει ένα από τα παρακάτω θέ- ματα: υγεία, διατροφή, γεωργία, κτηνοτροφία. Εισαγωγή στην επιστημονική μέθοδο Όταν παρατηρούμε τον κόσμο που μας περιβάλλει, συχνά μας δη- μιουργούνται απορίες όπως: τι προκαλεί τους κεραυνούς, γιατί οι μαργαρίτες κλείνουν τα πέταλά τους τη νύχτα και τα ανοίγουν την ημέρα, πώς καταφέρνει ο σκύλος μας και ξαναβρίσκει ένα κόκαλο θαμμένο στο χώμα, πώς οι πελαργοί επιστρέφουν στο ίδιο μέρος κάθε χρόνο κ.ά. Σήμερα, για πολλά από τα ερωτήματα αυτά υπάρ- Εικ. 5 Παλαιότερα δεν υπήρχαν χουν επιστημονικές απαντήσεις. Για παράδειγμα, γνωρίζουμε όχι επιστημονικές εξηγήσεις για τα φυσικά μόνο ότι οι κεραυνοί οφείλονται σε ηλεκτρικές εκκενώσεις που δη- φαινόμενα και οι άνθρωποι απέδιδαν θεϊκές μιουργούνται στην ατμόσφαιρα, αλλά και τι «τραβά» έναν κεραυ- ή μεταφυσικές ιδιότητες σε φαινόμενα που δεν μπορούσαν να εξηγήσουν. Έτσι, στην νό και πώς μπορούμε να τον αποφύγουμε. Η γνώση αυτή οφείλε- αρχαία Ελλάδα ο Δίας έριχνε κεραυνούς, ται στην ανάπτυξη της επιστήμης και στην κατάρριψη δεισιδαιμο- όταν θύμωνε, και ο Ποσειδώνας με την τρίαινά του φουρτούνιαζε τη θάλασσα. νιών ή προκαταλήψεων που προκαλεί η άγνοια. Άλλοι λαοί σε περίοδο ξηρασίας, για να Η επιστήμη άρχισε να αναπτύσσεται συστηματικά στην Ευρώ- «καλοπιάσουν» τους θεούς και να βρέξει, χόρευαν τον χορό της βροχής. πη από τον 15ο αιώνα. Τον 18ο αιώνα γνώρισε ακόμη μεγαλύτερη ανάπτυξη, επειδή βασίστηκε στην επιστημονική μέθοδο. Η επιστη- μονική μέθοδος βασίζεται στην παρατήρηση. Παρατηρούμε κάτι που μας κινεί το ενδιαφέρον ή προκαλεί την περιέργειά μας, όπως ένα φυτό στο εσωτερικό του σπιτιού μας που έχει στρέψει τα φύλ- λα του προς το παράθυρο. Το επόμενο βήμα είναι να προσπαθή- σουμε να εξηγήσουμε αυτό που μας προβλημάτισε. Με τα στοιχεία λοιπόν που έχουμε μέχρι εκείνη τη στιγμή στη διάθεσή μας διατυ- πώνουμε μια υπόθεση. Δίνουμε δηλαδή μια πιθανή εξήγηση στον προβληματισμό μας. Για παράδειγμα, βλέποντας τα φύλλα του φυ- τού να έχουν στραφεί προς το παράθυρο, υποθέτουμε ότι με αυ- Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ 11 BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 11 11/1/2013 11:11:45 πμ  τό τον τρόπο το φυτό δέχεται περισσότερο ηλιακό φως. Η υπόθε- ση που κάναμε μπορεί να είναι ορθή ή λανθασμένη. Για να ελέγ- ξουμε αν η υπόθεση είναι σωστή, σχεδιάζουμε ένα κατάλληλο πεί- ραμα και το πραγματοποιούμε. Τα αποτελέσματα του πειράματός μας μπορεί να επιβεβαιώνουν ή να απορρίπτουν την αρχική μας υπόθεση. Αναλόγως καταλήγουμε σε συμπεράσματα, σύμφωνα με τα οποία η αρχική υπόθεση είναι ορθή ή λανθασμένη. Παίρνου- με λοιπόν δύο όμοια φυτά, του ίδιου ύψους, τα φυτεύουμε σε όμοι- ες γλάστρες, με ίδιο χώμα και τους τοποθετούμε τις ενδείξεις (Α) και (Β). Τοποθετούμε το φυτό (Α) μπροστά σε ένα παράθυρο του οποί- ου κρατάμε το εξώφυλλο συνεχώς ανοιχτό, ώστε να μπαίνει άπλε- το φως. Τοποθετούμε το φυτό (Β) μακριά από το παράθυρο. Η θερ- μοκρασία και στις δύο περιπτώσεις είναι η ίδια, ενώ τα φυτά ποτί- ζονται το ίδιο συχνά. Μετά από ένα χρονικό διάστημα θα παρατη- ρήσουμε ότι το φυτό (Β) στρέφει τα φύλλα του προς το παράθυρο, από το οποίο εισέρχεται το ηλιακό φως. Το γεγονός αυτό μας επι- Εικ. 6 Φυτό που στρέφει τα φύλλα τρέπει να συμπεράνουμε ότι η υπόθεσή μας ήταν ορθή. του προς το φως. Η υπόθεσή μας μπορεί να επιβεβαιωθεί από αρκετά πειράματα. Επαναλαμβάνοντας τα πειράματα αυτά και επεκτείνοντας τις μελέ- τες μας είναι δυνατόν να καταλήξουμε στη διατύπωση ενός γενι- κότερου κανόνα. Ας σκεφτούμε Σε τι συμπέρασμα θα καταλήγαμε αν δεν παρατηρούσαμε καμία διαφορά στην ανάπτυξη των δύο φυτών που αναφέρονται στο παράδειγμα του κειμένου; Παρατήρηση Διατύπωση υπόθεσης Νέα, εναλλακτική υπόθεση Έλεγχος της υπόθεσης μέσω παρατήρησης ή πειραμάτων Απόρριψη της αρχικής Επιβεβαίωση της αρχικής υπόθεσης υπόθεσης Επανάληψη της διαδικασίας για γενίκευση των συμπερασμάτων 12 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 12 11/1/2013 11:11:46 πμ  ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ... ΑΛΛΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Τα πειράματα και... οι παράγοντες Σε κάθε πείραμα, για τον έλεγχο της υπόθεσής μας, ο σωστός σχεδιασμός μάς εξασφαλίζει έγκυρα και αξιό­πιστα αποτελέσματα. Επιπλέον, τα σωστά σχεδιασμένα πει- ράματα έχουν επαναληψιμότητα (όσες φορές και αν τα επανα- λάβουμε θα μας δώσουν τα ίδια αποτελέσματα), που σημαίνει ότι τα αποτελέσματά τους δεν βασίζονται στην τύχη. Σε ένα σω- στά σχεδιασμένο πείραμα, πρέπει να λαμβάνουμε υπόψη και τις συνθήκες που επηρεάζουν το φαινόμενο που μελετάμε. Συνή- θως, ό,τι συμβαίνει στη φύση εξαρτάται ή επηρεάζεται από πολ- λούς παράγοντες (είναι δηλαδή πολυπαραγοντικό). Εάν μας ενδιαφέρει να μελετήσουμε τον τρόπο επί- δρασης ενός μόνο παράγοντα (μεταβλητής), πρέπει να διατηρήσουμε όλους τους υπόλοιπους σταθερούς. Αυτό είναι απαραίτητο, για να είμαστε σίγουροι πως οτιδήποτε παρατηρήσουμε θα οφείλεται στη δράση μόνο του συγκεκριμένου παράγοντα. Αν, για παράδειγμα, μας ενδιαφέρει να μελετήσουμε τον τρόπο με τον οποίο ο παράγοντας «νερό» επηρεάζει την ανάπτυξη ενός φυτού, θα πρέπει να πειραματιστούμε με όμοια φυτά διατηρώντας όλους τους άλλους (γνωστούς) παράγοντες σταθερούς. Δηλαδή θα πρέπει τα φυ- τά να έχουν το ίδιο ύψος, να τα τοποθετήσουμε σε όμοιες γλάστρες, με χώμα ίδιας ποιότητας, να τους πα- ρέχουμε τον ίδιο φωτισμό και γενικά να διατηρούμε σταθερές όλες τις απαραίτητες συνθήκες εκτός από το ποσό του νερού που τους ρίχνουμε. Φυσικά υπάρχουν και άλλοι παράγοντες που πιθανόν να επηρεά- ζουν την ανάπτυξη του φυτού, οι οποίοι όμως δεν μπορούν να ελεγχθούν με ακρίβεια, όπως είναι κάποιοι μικροοργανισμοί που βρίσκονται στο χώμα της γλάστρας ή κάποια έντομα που μπορεί να τα βλάψουν. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η βιολογία είναι η επιστήμη της ζωής και ασχολείται με τη μελέτη των οργανισμών, όπως είναι τα φυτά, τα ζώα κτλ. Με το μικροσκόπιο παρατηρούμε τους μικροοργανισμούς (ή μι- κρόβια) που δεν είναι ορατοί με γυμνό μάτι. Η βιολογία και τα «βιολογικά» προϊόντα έχουν εισβάλει στην καθημερινή ζωή του ανθρώπου και την έχουν κάνει απλούστερη και υγιεινό- τερη. Η επιστημονική μέθοδος βασίζεται στην παρατήρηση, στη διατύπωση μιας υπόθεσης, στον σχεδιασμό πειραμάτων και στην εξαγωγή συμπερασμάτων. ΛΕΞΕΙΣ–ΚΛΕΙΔΙΑ: μικροοργανισμοί, μικρόβια, οπτικό ή φωτονικό και ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, παρα- τήρηση, υπόθεση, πείραμα, συμπέρασμα. Ερωτήσεις Προβλήματα Δραστηριότητες ΓΙΑ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ 1. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις με το γράμμα (Σ), αν είναι σωστές, ή με το γράμμα (Λ), αν είναι λανθασμένες: α. Για την επιστημονική εξήγηση ενός φαινομένου μπορούμε να βασιζόμαστε σε τυχαία γεγονότα. β. Αν διεξαγάγουμε τα σωστά πειράματα σε μια επιστημονική μελέτη, τότε τα αποτελέσματά τους θα επι- βεβαιώνουν πάντα την αρχική μας υπόθεση. γ. Τα βήματα που ακολουθούμε διεξάγοντας μια επιστημονική μελέτη ξεκινούν πάντα από την παρατήρηση. δ. Για να θεωρούνται τα αποτελέσματα των πειραμάτων μας αξιόπιστα, πρέπει κάθε φορά που επαναλαμ- βάνουμε τα ίδια πειράματα να παίρνουμε τα ίδια αποτελέσματα. Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ 13 BIOLOGIA A GYM MATHITI 001-034.indd 13 11/1/2013 12:17:05 μμ  2. Να τοποθετήσετε τις παρακάτω έννοιες στην κατάλληλη σειρά, ώστε να μπορεί να εφαρμοστεί η επιστη- μονική μέθοδος: συμπεράσματα, διατύπωση υπόθεσης, σχεδιασμός πειράματος, παρατήρηση. ΜΙΚΡΕΣ ΕΡΕΥΝΕΣ ΚΑΙ ΕΡΓΑΣΙΕΣ 1. Τον 18ο αιώνα, στην Ευρώπη, παρατηρήθηκε ταχύτατη ανάπτυξη της επιστήμης. Να συγκεντρώσετε ιστορικά και άλλα στοιχεία για την πολιτική, την κοινωνική και την πολιτιστική κατάσταση που επικρα- τούσε και να γράψετε ένα κείμενο στο οποίο θα τεκμηριώνετε την ταχύτατη ανάπτυξη της επιστήμης. 2. Στη διαδρομή σας από το σπίτι στο σχολείο ή σε έναν περίπατό σας να κάνετε παρατηρήσεις με «το μά- τι ενός επιστήμονα». Οι παρατηρήσεις σας μπορεί να αφορούν έναν σκύλο, ένα φυτό ή μία πέτρα, το πέταγμα ενός πτηνού ή το πέσιμο ενός φύλλου. Να συντάξετε έναν κατάλογο με παρόμοιες παρατηρή- σεις. Για καθεμία από αυτές να διατυπώσετε μία υπόθεση που θα σχετίζεται με την παρατήρηση και θα εξηγεί τον προβληματισμό σας. Να αναφέρετε με ποιον τρόπο μπορεί να διερευνηθεί περαιτέρω η ορ- θότητα της υπόθεσής σας. 3. «Σκεφτείτε επιστημονικά!» Τι σημαίνει αυτό; Υπάρχει διαφορά μεταξύ επιστημονικής και μη επιστημονικής σκέψης. Μια επιστημονική πρότα- ση μπορεί να αποδειχθεί με απλά πειράματα. Για παράδειγμα, η πρότα- ση «Οι πατάτες περιέχουν άμυλο» είναι μία επιστημονική πρόταση που μπορούμε να ελέγξουμε και να αποδείξουμε με ένα απλό πείραμα. Ένα παράδειγμα μη επιστημονικού ισχυρισμού είναι: «Ο σύγχρονος κινημα- τογράφος εκφράζει καλύτερα την εποχή μας απ’ ό,τι η ζωγραφική και η γλυπτική». Αυτή είναι μία μη επιστημονική πρόταση, επειδή δεν μπορεί να ελεγχθεί με διεξαγωγή έρευνας. Δεν είναι επιστημονική πρόταση αλ- λά προσωπική άποψη. Τέτοιες μη επιστημονικές προτάσεις περιέχουν μερικές φορές οι διαφημίσεις βιομηχανικών προϊόντων. Ένα παράδειγ- μα μπορείτε να παρατηρήσετε στη διπλανή εικόνα, όπου διαφημίζεται ένα απορρυπαντικό. α. Γιατί αυτό που αναγράφεται στην ετικέτα δεν είναι μία επιστημονική πρόταση; β. Να προτείνετε μία επιστημονική πρόταση που θα μπορούσε να διατυπώσει η εταιρεία σχετικά με το συγκεκριμένο προϊόν της. γ. Να επισκεφθείτε ένα κατάστημα τροφίμων και να παρατηρήσετε τις ετικέτες των διάφορων προϊόντων. Να καταγράψετε πέντε ισχυρισμούς που πιστεύετε ότι είναι επιστημονικοί και πέντε που δεν είναι. δ. Να επιλέξετε μία μη επιστημονική πρόταση από αυτές που καταγράψατε και να συντάξετε ένα γράμ- μα προς την εταιρεία που παράγει το προϊόν παραθέτοντας την άποψή σας για τη συγκεκριμένη δια- φήμιση. 14 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ BIOLOGIA A GYM MATHITI 001-034.indd 14 11/1/2013 12:15:23 μμ  1 Η οργάνωση της ζωής Περιπλάνηση Κ. Ι. ΣΠΥΡΙΟΥΝΗΣ BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 15 11/1/2013 11:11:47 πμ  Προηγούμενες γνώσεις που θα χρειαστώ... Στο περιβάλλον μας παρατηρούμε έμβιους … και άβια αντικείμενα οργανισμούς... Έμβια είναι οι μικροοργανισμοί... BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 16 11/1/2013 11:11:48 πμ...τα φυτά, που φωτοσυνθέτουν......και τα ζώα, που......τα διακρίνουμε σε ασπόνδυλα......και σπονδυλωτά....καινούριες γνώσεις που θα αποκτήσω Ποια είναι τα χαρακτηριστικά που εμφανίζουν οι οργανισμοί. Ποια είναι η δομή και ποιες οι λειτουργίες των κυττάρων. Ποιες είναι οι διαφορές ανάμεσα στα φυτικά και στα ζωικά κύτταρα. Πώς οργανώνονται οι φυτικοί και οι ζωικοί οργανισμοί. Ποιοι οργανισμοί ανήκουν στο ίδιο είδος. Πώς ταξινομούνται οι οργανισμοί. Πώς επιβιώνουν οι οργανισμοί στο περιβάλλον τους. BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 17 11/1/2013 11:11:48 πμ  Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ 1.1 Τα χαρακτηριστικά των οργανισμών Έχουν περάσει περισσότερα από δέκα χρόνια από τη στιγμή που ξεκινήσατε ένα υπέροχο ταξίδι, το ταξίδι της ζωής. Στο διάστημα αυτό έχετε μάθει πολλά πράγματα για τη ζωή και μπορείτε να ξε- χωρίσετε αν κάτι που παρατηρείτε είναι ζωντανό ή όχι. Ας σκεφτούμε Να παρατηρήσετε προσεκτικά την εικόνα και να προσπαθή- σετε να ανακαλύψετε σε αυτή ζωντανούς οργανισμούς. Να ξεχωρίσετε δύο από αυτούς και να γράψετε στον παρακάτω πίνακα το όνομά τους. Στη συνέχεια, να εξηγήσετε γιατί τους θεωρείτε ζωντανούς οργανισμούς. ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΕΞΗΓΗΣΗ Όταν παρατηρούμε έναν οργανισμό και προσπαθούμε να εξη- γήσουμε γιατί τον θεωρούμε ζωντανό, αναφερόμαστε συνήθως σε κάποιο χαρακτηριστικό του. Θα μπορούσαμε, για παράδειγμα, να αναφέρουμε ότι οι γλάροι της εικόνας μπορούν να πετάξουν. Αυτό ισχύει για οργανισμούς όπως είναι τα πτηνά και τα έντομα. Άλλα ζώα μπορούν να μετακινηθούν περπατώντας (άνθρωπος), έρποντας (φίδια) ή κολυμπώντας (ψάρια). Υπάρχουν όμως και ορ- γανισμοί, όπως τα φυτά, που δεν μετακινούνται. Το γεγονός αυτό μας οδηγεί στο να στρέψουμε την προσοχή μας και σε άλλα χα- ρακτηριστικά των οργανισμών. Οι οργανισμοί τρέφονται. Οι οργανισμοί εξασφαλίζουν την τροφή τους με διάφορους τρόπους. Οι αγελάδες τρέφονται με χόρτα, οι φώκιες με ψάρια και η τροφή του ανθρώπου μπορεί να προέρχεται τόσο από φυτά όσο και από ζώα. Τα φυτά φωτοσυν- θέτουν. Χρησιμοποιούν δηλαδή απλές ουσίες που υπάρχουν στο περιβάλλον τους, όπως είναι το νερό και το διοξείδιο του άνθρα- κα, και παράγουν μόνα τους την τροφή τους, με τη βοήθεια της ηλιακής ενέργειας. Η τροφή παρέχει ενέργεια και χρήσιμα υλικά. Με αυτά οι οργανισμοί συνθέτουν τις δικές τους ουσίες και επι- τελούν όλες τις λειτουργίες τους. Για τον λόγο αυτό κανένας ορ- γανισμός δεν μπορεί να ζήσει χωρίς τροφή για μεγάλο χρονικό διάστημα. Οι οργανισμοί αναπνέουν. Γιατί αναπνέουμε; Σε τι μας χρησι- μεύει το οξυγόνο; Ίσως σας φανεί παράξενο το γεγονός ότι η δια- Εικ. 1.1 Τα ζώα εξασφαλίζουν την ενέργεια που δικασία της αναπνοής συνδέεται με την ενέργεια που εξασφαλί- τους χρειάζεται από άλλους οργανισμούς. 18 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 18 11/1/2013 11:11:49 πμ  ζουμε από την τροφή. Ένα μήλο, όπως κάθε τροφή, περιέχει ορι- Μήλο 100 g σμένες ουσίες που είναι «αποθήκες ενέργειας». Αφού φάμε το μή- λο, οι ουσίες αυτές, με τη βοήθεια του οξυγόνου, απελευθερώνουν Ενέργεια 58 kcal ή 244 kJ την ενέργεια που περιέχουν. Όλοι οι οργανισμοί αναπνέουν, επει- Πρωτεΐνες 0,2 g δή όλοι οι οργανισμοί χρειάζονται ενέργεια. Το οξυγόνο είναι απα- Λίπη 0,6 g ραίτητο για την αναπνοή των φυτών και των ζώων. Υδατάνθρακες 14,5 g Οι οργανισμοί απεκκρίνουν. Κατά την επεξεργασία της τρο- φής, εκτός από τις χρήσιμες ουσίες παράγονται και άχρηστες. Αυ- τές απομακρύνονται από τους οργανισμούς με τη διαδικασία της απέκκρισης. Τα φυτά αποθηκεύουν τις άχρηστες ουσίες στα φύλλα τους, τα οποία κάποια στιγμή ξεραίνονται και πέφτουν. Τα ζώα τις απομακρύνουν με άλλους τρόπους, για παράδειγμα με τον ιδρώ- τα και τα ούρα. Οι οργανισμοί αναπαράγονται. Μια γάτα γεννάει γατάκια και μια κότα γεννάει αυγά, από τα οποία βγαίνουν κοτοπουλάκια. Από τους σπόρους των φυτών φυτρώνουν νέα φυτά. Όλοι οι οργανι- σμοί αναπαράγονται δημιουργώντας απογόνους. Αυτοί είναι νέ- οι οργανισμοί που εμφανίζουν μεγάλη ομοιότητα με τους γονείς τους. Οι απόγονοι επιβιώνουν και μετά τον θάνατο των γονιών τους. Με την αναπαραγωγή δηλαδή εξασφαλίζεται η συνέχιση και η διατήρηση της ζωής επάνω στη Γη. Οι οργανισμοί αναπτύσσονται. Αν παρατηρήσετε τον εαυτό σας σε μια σειρά από φωτογραφίες που έχουν βγει από την ημέρα που γεννηθήκατε μέχρι σήμερα, θα προσέξετε ότι αλλάζετε. Πολ- λές μεταβολές, για παράδειγμα αυτές που αφορούν το ύψος σας, οφείλονται στο γεγονός ότι αναπτύσσεστε. Για να συμβεί αυτό, χρειάζεστε υλικά και ενέργεια, που προμηθεύεστε από την τροφή σας. Όλοι οι οργανισμοί χρησιμοποιούν ουσίες της τροφής τους και δημιουργούν τις δικές τους. Με τη διαδικασία αυτή αναπτύσ- σονται, αυξάνεται δηλαδή η μάζα και ο όγκος τους. Η ανάπτυξη των ζώων σταματά σε κάποια ηλικία, οπότε αποκτούν το τελικό τους μέγεθος, που είναι διαφορετικό για κάθε οργανισμό. Τα φυ- τά αναπτύσσονται αυξάνοντας το ύψος και το πάχος του βλαστού τους και δημιουργώντας νέα φύλλα και βλαστούς. Οι οργανισμοί εμφανίζουν ερεθιστικότητα. Τι προσέχετε όταν θέλετε να διασχίσετε έναν δρόμο; Κάποιο αυτοκίνητο που πλη- σιάζει είναι ένα ερέθισμα που δέχεστε από το περιβάλλον σας. Η όρασή σας σας βοηθάει να το αντιληφθείτε και να αντιδράσετε, ώστε να το αποφύγετε. Οι συνθήκες του περιβάλλοντος άλλοτε ευνοούν την επιβίωση των οργανισμών και άλλοτε την απειλούν. Η σαύρα, επειδή δεν μπορεί να διατηρήσει τη θερμοκρασία του σώματός της σταθερή, προστατεύεται στη σκιά όταν κάνει πολλή ζέστη. Τα σαλιγκάρια αποφεύγουν την ξηρασία τρυπώνοντας μέ- σα στο χώμα και κυκλοφορούν όταν βρέχει. Τα φυτά στρέφουν τα φύλλα τους προς το φως. Όλοι οι οργανισμοί αντιδρούν στις Εικ. 1.2 Η όραση μας βοηθάει να αντιληφθούμε μεταβολές του περιβάλλοντος στο οποίο ζουν προσπαθώντας να ερεθίσματα του περιβάλλοντος. Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ 19 BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 19 11/1/2013 11:11:50 πμ  εξασφαλίσουν τις καλύτερες συνθήκες για την επιβίωση και την αναπαραγωγή τους. Οι οργανισμοί έχουν κοινή καταγωγή. Η ηλικία της Γης υπολογίζεται περίπου στα 5 δισεκατομμύρια χρόνια. Η εμ- φάνιση των πρώτων μορφών ζωής τοποθετείται πριν από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια περίπου. Από τότε η ζωή εξελίσ- σεται. Νέοι οργανισμοί διαδέχονται παλαιότερους. Η εξέλι- ξη είναι ένα χαρακτηριστικό της ζωής. Όλα τα παραπάνω χαρακτηριστικά δεν εμφανίζονται βέ- βαια στους νεκρούς οργανισμούς ή στα νεκρά τμήματα των οργανισμών, όπως είναι τα πεσμένα φύλλα των δέντρων, οι τρίχες που χάνουμε ή το μαλλί από το οποίο είναι φτιαγμέ- νο το πουλόβερ που φοράμε. Εικ. 1.3 Η σαύρα προστατεύεται στη σκιά όταν κάνει πολλή ζέστη. Ερωτήσεις Προβλήματα Δραστηριότητες 1. Να αντιστοιχίσετε τα χαρακτηριστικά των οργανισμών στη στήλη Ι με τις φράσεις στη στήλη ΙΙ: Ι ΙΙ Ερεθιστικότητα Εξασφάλιση ενέργειας Αναπνοή Αντίδραση στα ερεθίσματα του περιβάλλοντος Απέκκριση Δημιουργία απογόνων Ανάπτυξη Αποβολή άχρηστων ουσιών Αναπαραγωγή 2. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις με το γράμμα (Σ), αν είναι σωστές, ή με το γράμμα (Λ), αν είναι λανθασμένες: α. Για την αναπνοή των φυτών και των ζώων είναι απαραίτητο το οξυγόνο. β. Όλοι οι οργανισμοί τρέφονται με άλλους οργανισμούς. γ. Όλοι οι οργανισμοί μετακινούνται. δ. Όλοι οι οργανισμοί αναπτύσσονται αυξάνοντας τη μάζα και τον όγκο τους. 3. Να παρατηρήσετε προσεκτικά την εικόνα 1.4 και να χαρακτηρίσετε τον οργανισμό που είναι ζωντανός και αυτόν που είναι νεκρός. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. 4. Το κείμενο που ακολουθεί περιέχει αποσπάσματα από το βιβλίο «Ο Παπαλάνγκι. Οι λόγοι του φύλαρχου Τουιαβίι από το νησί Τιαβέα του Ειρηνικού» (επιμέλεια Σόερμαν Έριχ, εκδ. Ύψιλον/βιβλία). Οι υπογραμμισμένες λέξεις αναφέρονται σε ζωντανούς ή νεκρούς οργανισμούς και σε αντικείμενα που δεν υπήρξαν ποτέ ζωντανά και ονομάζονται άβια. Αφού διαβάσετε το κείμενο, να ταξινομήσετε τις υπογραμ- μισμένες λέξεις στην κατάλληλη στήλη του πίνακα που ακολουθεί: 20 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 20 11/1/2013 11:11:51 πμ  Εικ. 1.4 «…Λαμπρές, μεγάλες και στολισμένες είναι οι καλύβες των υψηλών Αλίι, που τις ονομάζουν παλάτια, και ωραιότερες ακόμη οι ψηλές καλύβες που χτίστηκαν για να τιμάν τον Θεό... …Κι όμως, χοντροκομμένα κι άμορφα και χωρίς το ζεστό αίμα της ζωής είναι όλα αυτά μπροστά σε κάθε θάμνο ιβίσκου με τα κόκκινα σαν τη φωτιά λουλούδια του, μπροστά σε κάθε κορφή ενός φοινικόδεντρου ή μπροστά στην οργιαστική πολυχρωμία και πολυμορφία του δάσους των κοραλλιών. Ποτέ ο Παπαλάνγκι δεν έχει υφάνει ένα τόσο λεπτό πανί όπως αυτό που υφαίνει ο Θεός σε κάθε αράχνη, κι ούτε μια μηχανή εί- ναι τόσο ευαίσθητη και με τόση τέχνη φτιαγμένη όπως το μικρό μυρμήγκι που ζει στην καλύβα μας. Ο λευ- κός πετάει στα σύννεφα σαν πουλί, όπως σας είπα. Αλλά ο μεγάλος γλάρος πετάει πιο ψηλά και πιο γρήγο- ρα από τον άνθρωπο και με κάθε καταιγίδα… …Τι θα μπορούσε να σημαίνει για μένα ένα κανό ή ένα ρόπαλο φτιαγμένο από τη μηχανή, απ’ αυτό το ψυ- χρό, χωρίς αίμα πλάσμα, που δεν μπορεί να μιλήσει για τη δουλειά του, δεν μπορεί να χαρεί όταν την τε- λειώνει, και δεν μπορεί να τη δείξει στη μάνα και στον πατέρα για να χαρούν κι αυτοί; … …Ο λευκός δεν προσπαθεί ατιμώρητα να κάνει τον εαυτό του ψάρι και πουλί, άλογο και σκουλήκι». ΖΩΝΤΑΝΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΝΕΚΡΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ – ΑΒΙΑ ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ ΝΕΚΡΑ ΤΜΗΜΑΤΑ ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ 1.2 Κύτταρο: η μονάδα της ζωής Πόσο μικρός φαντάζεστε ότι μπορεί να είναι ένας οργανισμός; Πριν από την ανακάλυψη του μικροσκοπίου, η απάντηση σε αυτή την ερώ- τηση αποτελούσε ένα καλά κρυμμένο μυστικό. Σήμερα πια γνωρίζου- με ότι το κύτταρο είναι η μικρότερη μονάδα που μπορεί να τρέφεται, να αναπνέει, να αναπαράγεται κτλ., να εμφανίζει δηλαδή τα χαρακτη- ριστικά της ζωής. Γι’ αυτό τον λόγο το κύτταρο χαρακτηρίζεται ως η βασική μονάδα της ζωής. Όπως ένα κτίριο αποτελείται από πολλά τούβλα, έτσι και ένα φυτό ή ζώο αποτελείται από πολλά μικροσκοπι- κά κύτταρα. Γι’ αυτό οργανισμοί όπως τα φυτά και τα ζώα ονομάζο- νται πολυκύτταροι. Υπάρχουν όμως και μονοκύτταροι οργανισμοί, όπως η αμοιβάδα, που αποτελούνται από ένα μόνο κύτταρο. Οι ορ- γανισμοί αυτοί είναι ορατοί μόνο με τη βοήθεια του μικροσκοπίου. Πώς είναι δυνατόν ένα μικροσκοπικό κύτταρο να επιβιώνει και Εικ. 1.5 Η αμοιβάδα είναι μονοκύτταρος να επιτελεί τις λειτουργίες του; Πώς είναι δυνατόν ένας πολυκύττα- οργανισμός. Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ 21 BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 21 11/1/2013 11:11:51 πμ  ρος οργανισμός, όπως ο άνθρωπος ή το πεύκο, να επιβιώνει χωρίς να «μπερδεύονται» οι λειτουργίες των αναρίθμητων κυττάρων του; Αν σκεφτείτε τι συμβαίνει με τα σπίτια μιας πόλης, θα καταλάβετε και το μυστικό των κυττάρων ενός πολυκύτταρου οργανισμού. Κάθε σπί- τι είναι ξεχωριστό, αλλά όλα επικοινωνούν με διάφορους τρόπους (τηλεφωνικό και ηλεκτρικό δίκτυο, δίκτυο ύδρευσης και αποχέτευ- σης κτλ.). Έτσι και τα κύτταρα έχουν τη δυνατότητα να εξασφαλίζουν ενέργεια, να διατηρούν την εσωτερική τους οργάνωση, ενώ ταυτό- χρονα επικοινωνούν με το περιβάλλον τους και «συνεργάζονται». Οι δυνατότητες αυτές εξασφαλίζονται από τη δομή και τις λειτουργίες του κυττάρου, όπως φαίνεται στην εικόνα 1.9. Όλα τα κύτταρα δεν είναι ίδια μεταξύ τους. Διαφέρουν στο σχή- μα, στο μέγεθος και σε ορισμένες λειτουργίες. Παρά τις διαφορές αυ- τές, η εσωτερική οργάνωση και οι βασικές λειτουργίες των κυττάρων Εικ. 1.6 Τα φυτά και τα ζώα είναι πολυκύτταροι παρουσιάζουν πολλές ομοιότητες: Περιβάλλονται από την πλασμα- οργανισμοί. τική μεμβράνη. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα, όπως είναι τα φυτικά και τα ζωικά, διαθέτουν πυρήνα. Μια ζελατινώδης μάζα, το κυτταρό- πλασμα, γεμίζει τον χώρο ανάμεσα στην πλασματική μεμβράνη και στον πυρήνα. Στο κυτταρόπλασμα υπάρχουν πολλά οργανίδια. Τό- σο στο ίδιο το κυτταρόπλασμα όσο και στο εσωτερικό των οργανι- δίων επιτελείται ένας μεγάλος αριθμός λειτουργιών. Τα μιτοχόνδρια είναι οργανίδια με ιδιαίτερη σημασία για το κύτταρο, γιατί σχετίζο- νται με την αναπνοή και την εξασφάλιση ενέργειας. Τα φυτικά κύτ- ταρα, εκτός από τα παραπάνω χαρακτηριστικά, διαθέτουν επιπλέον: α. Κυτταρικό τοίχωμα, το οποίο αποτελείται κυρίως από κυτταρίνη. β. Χλωροπλάστες, οργανίδια όπου γίνεται η φωτοσύνθεση και τα οποία υπάρχουν μόνο στα κύτταρα που συναντώνται στα πρά- σινα μέρη του φυτού. γ. Χυμοτόπια, οργανίδια που αποθηκεύουν νερό και άλλες ουσίες. μιτοχόνδριο πλασματική χλωροπλάστης πυρήνας μεμβράνη πλασματική κυτταρόπλασμα μιτοχόνδριο μεμβράνη κυτταρικό τοίχωμα ριβοσώματα ριβοσώματα πυρήνας κυτταρόπλασμα χυμοτόπιο Εικ. 1.7 Ζωικό κύτταρο. Εικ. 1.8 Φυτικό κύτταρο. 22 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 22 11/1/2013 11:11:52 πμ  Οριοθέτηση σπιτιού: τοίχος, σκεπή. Είσοδος, έξοδος, επικοινωνία: πόρτες, παράθυρα, κουδούνι, τηλέφωνο, διαδίκτυο. Εξασφάλιση ενέργειας: καλοριφέρ, πρίζες, τζάκι. Αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας: ηλιακός θερμοσίφωνας. ΖΩΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ ΦΥΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ Χλωροπλάστης: Υπάρχει Πλασματική μεμβράνη: Περιβάλλει το κύτταρο, το μόνο στα φυτικά ξεχωρίζει από το περιβάλλον του και επιτρέπει σε κύτταρα. Περιέχει ορισμένες μόνο ουσίες να εισέρχονται και να εξέρχονται. μια ουσία με πράσινο χρώμα, τη χλωροφύλλη, που δεσμεύει την ηλιακή ενέργεια κατά τη Πυρήνας: Περιέχει το DNA, δηλαδή το γενετικό υλικό φωτοσύνθεση. στο οποίο είναι αποθηκευμένες οι πληροφορίες που ρυθμίζουν τη δομή και τις λειτουργίες των κυττάρων. Μιτοχόνδριο: Εξασφαλίζει ενέργεια για τις ανάγκες του κυττάρου. Χυμοτόπιο: Αποθήκη νερού, αλάτων και άλλων ουσιών του φυτικού κυττάρου. Κυτταρικό τοίχωμα: Περιβάλλει εξωτερικά την πλασματική μεμβράνη των φυτικών κυττάρων. Προσφέρει στήριξη στο κύτταρο. Εικ. 1.9 Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ 23 BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 23 11/1/2013 11:11:53 πμ  Η ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΧΘΕΣ, ΣΗΜΕΡΑ, ΑΥΡΙΟ Από την κυτταρική οργάνωση… στην κυτταρική θεωρία Η χρήση του οπτικού μικροσκοπίου και η παρατήρηση των κυττάρων έδωσε τη δυνατότητα στους επιστήμονες να αποκαλύψουν ένα ακόμη μοναδικό χαρακτηριστικό των οργανισμών που δεν εμ- φανίζουν τα άβια αντικείμενα: την κυτταρική οργάνωση. Η διαπίστωση ότι όλοι οι οργανισμοί, παρά τις διαφορές τους, αποτελούνται από κύτταρα, οδήγησε στα μέσα του 19ου αιώνα τους Γερμανούς επιστήμονες Σλάιντεν (Schleiden) και Σβαν (Schwann) στη διατύπωση της κυτταρικής θεωρίας. Σύμφωνα με αυτήν, «όλοι οι οργανισμοί αποτελούνται από ένα ή περισσότερα κύτταρα». Τη θεωρία αυτή συμπλήρωσε και ολοκλήρωσε ένας άλλος Γερμανός επιστήμονας, ο Βίρ- χοφ (Virchow), λέγοντας ότι «κάθε κύτταρο μπορεί να προέλθει μόνο από άλλο κύτταρο». Η κυτταρική οργάνωση των οργανισμών και τα κοινά χαρακτηριστι- κά των κυττάρων ενισχύουν την άποψη ότι όλοι οι οργανισμοί κατάγονται από έναν κοινό πρόγονο: ένα πρωτόγονο κύτταρο που δημιουργήθηκε κάτω από αδιερεύνητες ακόμη συνθήκες, μια φορά κι έναν καιρό, πριν από δισεκατομμύρια χρόνια… Ερωτήσεις Προβλήματα Δραστηριότητες 1. Από τους όρους που βρίσκονται μέσα στην παρένθεση να επιλέξετε τους κατάλληλους και να συμπληρώ- σετε σωστά καθεμία από τις παρακάτω προτάσεις: (μιτοχόνδριο, πλασματική μεμβράνη, χυμοτόπιο, χλωροπλάστης, κυτταρικό τοίχωμα) – Εκεί γίνεται η φωτοσύνθεση. ………………………………………………………………. – Αποτελείται από κυτταρίνη και περιβάλλει το φυτικό κύτταρο. …………………………………………… – Με τις λειτουργίες του απελευθερώνεται ενέργεια. …………………………………………… – Αποθηκεύει νερό και άλλες ουσίες του φυτικού κυττάρου. …………………………………………… 2. Να βάλετε σε κύκλο το γράμμα που συμπληρώνει σωστά την πρόταση: Α. Η βασική δομική και λειτουργική μονάδα της ζωής είναι: α. ο πυρήνας β. το κύτταρο γ. το οργανίδιο δ. το άτομο 1 Β. Η πλασματική μεμβράνη: 2 α. περιέχει γενετικές πληροφορίες β. φωτοσυνθέτει 3 γ. περιβάλλει το κύτταρο 4 δ. πραγματοποιεί όλα τα παραπάνω 3. Στο διπλανό σχήμα απεικονίζεται ένα ευκαρυωτικό κύττα- 5 ρο. Να συμπληρώσετε σωστά τις ενδείξεις με τους όρους που ακολουθούν: μιτοχόνδριο, πυρήνας, χλωροπλάστης, κυτταρικό τοίχωμα, πλασματική μεμβράνη, χυμοτόπιο, 6 κυτταρόπλασμα. Το κύτταρο που απεικονίζεται είναι ζωι- 7 κό ή φυτικό; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. 24 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Α΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ BIOLOGIA A GYM-NEO.indb 24 11/1/2013 11:11:54 πμ  4. Να συμπληρώσετε τον παρακάτω πίνακα βάζοντας ένα (+) στην κατάλληλη στήλη: ΦΥΤΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ ΖΩΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ Πυρήνας Κυτταρόπλασμα Πλασματική μεμβράνη Μιτοχόνδρια Κυτταρικό τοίχωμα Χλωροπλάστες Χυμοτόπια 1.3 Η οργάνωση των πολυκύτταρων οργανισμών Σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό υπάρχουν κύτταρα που μοιά- ζουν και κύτταρα που διαφέρουν μεταξύ τους στο μέγεθος, στο σχήμα, αλλά και στις λειτουργίες που επιτελούν. Στα ζώα, τα ερυ- θρά αιμοσφαίρια μεταφέρουν το οξυγόνο, τα νευρικά κύτταρα μεταφέρουν μηνύματα και τα μυϊκά κύτταρα βοηθούν στην κί- νηση. Κύτταρα που έχουν παρόμοια μορφή και λειτουργία συνή- θως συνδέονται και αποτελούν έναν ιστό. Οι ιστοί συνεργάζονται και δημιουργούν τα όργανα. Όργανα των φυτών είναι τα φύλλα, τα άνθη κτλ. Κάθε όργανο αποτελεί- ται από διάφορους ιστούς που συνεργάζονται μεταξύ τους. Στον οργανισμό του ανθρώπου υπάρχουν διάφορα όργανα με συγκε- κριμένη λειτουργία το καθένα, όπως είναι η καρδιά, ο εγκέφαλος Εικ. 1.10 Τα όργανα των φυτών αποτελούνται από διάφορους ιστούς. κτλ. Η καρδιά, για παράδειγμα, αποτελείται κυρίως από μυϊκό αλλά και νευρικό ιστό. Ένα όργανο όμως δεν μπορεί να ολοκλη- ρώσει μόνο του μια λειτουρ- γία. Για παράδειγμα, στην κυ- κλοφορία του αίματος η καρ- νευρικό κύτταρο διά έχει ιδιαίτερα σημαντικό ρόλο, αλλά χρειάζεται να συ- ερυθρ ά ια φαίρ αιμοσ νεργαστεί και με άλλα όργανα, π.χ. τα αγγεία. Τα διάφορα όρ- μυϊκ ός ισ γανα που συνεργάζονται μετα- τός ξύ τους για την πραγματ