Βιολογια Β&Γ Γυμνασιου βιβλίο μαθητή

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 1 11/1/2013 1:10:07 μμ

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΡΧΙΚΗΣ ΕΚΔΟΣΗΣ 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 Νικόλαος Μοσχονάς, Καθηγητής του Πανεπιστημίου Πατρών Μιχάλης Θεοχαρόπουλος, Σχολικός σύμβουλος Σεβαστή Βαμβακοπούλου, Βιολόγος, Εκπαιδευτικός Β/θμιας Εκπ/σης ΕΙΚΟΝΟΓΡΑΦΗΣΗ Ειρήνη Νομικού ΦΙΛΟΛΟΓΙΚΗ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ Κωνσταντίνα Κουτσουρούμπα, ΦιλόλογοςΥΠΕΥΘΥΝΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΤΟΥ Βασιλική Περάκη, Σύμβουλος του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου ΥΠΟΕΡΓΟΥ ΚΑΤΑ ΤΗ ΣΥΓΓΡΑΦΗ ΕΞΩΦΥΛΛΟ Γεώργιος Γκολφίνος, Ζωγράφος ΠΡΟΕΚΤΥΠΩΤΙΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ Βιβλιοσυνεργατική ΑΕΠΕΕ 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 ΙνστιτούτουΠράξη 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 Υπευθυνοι Έργου Γεώργιος Κ. Παληός Σύμβουλος του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου Ιγνάτιος Ε. Χατζηευστρατίου Μόνιμος Πάρεδρος του Παιδαγωγικού ΙνστιτούτουΈργο συγχρηματοδοτούμενο 75% από το Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο και 25% από εθνικούς πόρους. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΕΠΑΝΕΚΔΟΣΗΣΕΚΣΥΓΧΡΟΝΙΣΜΟΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΜΑΚΕΤΑΣ,ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗ ΑΛΛΑΓΩΝ ΒΑΣEI ΥΠΟΔΕΙΞEΩΝΤΟΥ ΠΑΙΔΑΓΩΓΙΚΟΥ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟΥ,ΠΡΟΕΚΤΥΠΩΤΙΚΕΣ ΕΡΓΑΣΙΕΣ:ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΚΔΟΣΕΩΝ / Ι.Τ.Υ.Ε. «ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ»BIOL_G_GYMN_LAST.indd 2 11/1/2013 1:10:08 μμ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΑΘΛΗΤΙΣΜΟΥ Ευαγγελία Μαυρικάκη Μαριάννα Γκούβρα Αναστασία Καμπούρη ΑΝΑΔΟΧΟΣ ΣΥΓΓΡΑΦΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ' ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΚΑΙ ΕΚΔΟΣΕΩΝ «ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ»BIOL_G_GYMN_LAST.indd 3 11/1/2013 1:10:08 μμ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑΣΗΜΕΙΩΜΑ ΓΙΑ ΤΟΝ/ΤΗ ΜΑΘΗΤΗ/ΤΡΙΑ................5 4.2 Ασθένειες................................................................. 78 Παθογόνοι μικροοργανισμοί και ασθένειες ... 78ΜΙΑ ΜΑΤΙΑ ΣΤΟ ΒΙΒΛΙΟ..................................................6 4.3 Αμυντικοί μηχανισμοί του ανθρώπινουΗ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ οργανισμού............................................................ 84Αρχές των βιολογικών επιστημών –Η επιστημονική μέθοδος................................................. 10 4.4 Τρόπος ζωής και ασθένειες.............................87Το αντικείμενο της μελέτης των βιολογικώνεπιστημών............................................................................. 12 5. ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΚΑΙ ΣΥΝΕΧΕΑ ΤΗΣ ΖΩΗΣΟι επιδράσεις των εφαρμογών της βιολογίας 5.1 Το γενετικό υλικό οργανώνεταιστην ποιότητα της ζωής του ανθρώπου.................... 12 σε χρωμοσώματα.................................................. 96 5.2 Η ροή της γενετικής πληροφορίας................... 991. ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ – ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 1.1 Τα μόρια της ζωής ................................................. 18 Η δομή των νουλεϊκών οξέων – Ανόργανες ενώσεις .............................................. 18 Οργανικές ενώσεις ............................................... 19 Αποθήκευση της γενετικής πληροφορίας... 99 1.2 Κύτταρο: η μονάδα της ζωής ............................. 21 Το ευκαρυωτικό κύτταρο................................... 22 Αντιγραφή του DNA – Διατήρηση και Το προκαρυωτικό κύτταρο ............................... 24 Διαφορετικά κύτταρα για διαφορετικές μεταβίβαση της γενετικής πληροφορίας..... 99 λειτουργίες.............................................................. 24 1.3 Τα επίπεδα οργάνωσης της ζωής...................... 28 Μεταγραφή, μετάφραση – Τα επίπεδα οργάνωσης των πολυκύτταρων οργανισμών ............................................................ 28 Έκφραση της γενετικής πληροφορίας ........100 Τα είδη των ζωϊκών ιστών.................................. 29 5.3 Αλληλόμορφα ......................................................103 5.4 Κυτταρική διαίρεση............................................104 Η οργάνωση των έμβιων όντων – Μίτωση ...................................................................104 Τα οικοσυστήματα ............................................... 30 Μείωση ................................................................... 105 5.5 Κληρονομικότητα ...............................................1072. ΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΟΥΣ Οι νόμοι του Μέντελ..........................................107 2.1 Ισορροπία στα βιολογικά συστήματα ............. 40 5.6 Μεταλλάξεις..........................................................111 2.2 Οργάνωση και λειτουργίες του οικοσυστήματος Ο ρόλος της ενέργειας ..... 43 6. ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Τροφικές σχέσεις και ροή ερνέργειας ........... 43 6.1 Εφαρμογές της βιοτεχνολογίας................120 Τροφικές αλυσίδες, τροφικά πλέγματα, 6.2 Γενετική μηχανική και βιοτεχνολογία....121 τροφικές πυραμίδες............................................. 44 Γονιδιακή θεραπεία............................................123 2.3 Η ανακύκλωση της ύλης σε ένα οικοσύστημα ...49 Παραγωγή φαρμάκων, ορμονών και εμβολίων 2.4 Παρεμβάσεις του ανθρώπου στο περιβάλλον.....51 Γενετικά τροποποιημένοι οργανισμοί .........124 Η ρύπανση του αέρα ........................................... 52 6.3 Προβληματισμοί από την αξιοποίηση των Η ρύπανση των υδάτων ..................................... 55 επιτευγμάτων της γενετικής Βιοηθική .......126 Η ρύπανση του εδάφους.................................... 56 7. ΕΞΕΛΙΞΗ3. ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ 7.1 Η εξέλιξη και οι «μαρτυρίες» της ....................132 3.1 Άνθρωπος και ενέργεια ....................................... 64 Τα απολιθώματα..................................................134 3.2 Ένζυμα και μεταβολισμός................................... 66 Οι βιοχημικές αποδείξεις .................................134 7.2 Η εξέλιξη του ανθρώπου...................................1364. ΟΙ ΑΣΘΕΝΕΙΕΣ ΚΑΙ ΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΣΧΕΤΙΖΟΝΤΑΙ ΜΕ ΤΗΝ ΕΜΦΑΝΙΣΗ ΤΟΥΣ ...ΕΚΤΑΚΤΟ...ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 4.1 Ομοιόσταση............................................................ 74 ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΣ ΚΩΔΙΚΑΣ ΚΑΤΑ ΤΟΥ ΚΑΡΚΙΝΟΥ.....142 ΤΟ ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΟ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ.....................1434 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΛΕΞΙΛΟΓΙΟ ΟΡΩΝ..........................................................148 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΟΡΩΝ ........................................................152 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ................................................................ 153 ΠΗΓΕΣ ΕΙΚΟΝΙΣΤΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ...............................154BIOL_G_GYMN_LAST.indd 4 11/1/2013 1:10:08 μμ

ΣΗΜΕΙΩΜΑ ΓΙΑ ΤΟΝ/ΤΗ ΜΑΘΗΤΗ/ΤΡΙΑΟ κόσμος γύρω μας κρύβει πολλά μυστικά. Εξερευνώντας τον θα ανακαλύψουμε την αλήθεια γιατη ζωή, το θάνατο, τις ασθένειες, τα έμβια όντα και γενικότερα για το περιβάλλον μέσα στο οποίοφιλοξενείται η ύπαρξή μας. Η βιολογία μπορεί να γίνει βοηθός μας σε αυτή την εξερεύνηση. Αςαναζητήσουμε σε αυτή την επιστήμη απαντήσεις για ερωτήματα που συχνά περνούν από τη σκέ-ψη μας. Ας εκμεταλλευτούμε τη συνάντησή μας με τη βιολογία, για να ρωτήσουμε για το AIDS, ταναρκωτικά, τα «μεταλλαγμένα» τρόφιμα, την εξαφάνιση κάποιων ειδών που παλαιότερα ομόρφαι-ναν τον πλανήτη μας, για την καταστροφή του όζοντος, τη λαθροθηρία, για την εξελιγμένη νόησηκαι μορφή του ανθρώπου, για τον συνεχή αγώνα του να βελτιώσει τις συνθήκες ύπαρξής του. Αςμιλήσουμε ακόμη για τον ανθρώπινο εγωισμό και τον αγώνα του ανθρώπου να κυριαρχήσει πάνωστη φύση. Η βιολογία περιμένει τις ερωτήσεις μας. Είναι έτοιμη να μας δείξει τον δρόμο για τιςαπαντήσεις. Το βιβλίο που κρατάτε στα χέρια σας είναι το αποτέλεσμα μιας προσπάθειας που κατέβαλανοι συγγραφείς για περισσότερο από τρία χρόνια. Στο διάστημα αυτό γινόταν μια τμηματική κατά-θεση του βιβλίου, το οποίο κρινόταν από ομάδα παρακολούθησης-αξιολόγησης, που ορίστηκεαπό το Παιδαγωγικό Ινστιτούτο. Καταβλήθηκε προσπάθεια να συγκεραστούν οι απόψεις όλωνόσοι ενεπλάκησαν στη δημιουργία αυτού του βιβλίου, αλλά ταυτόχρονα να ανταποκρίνεται στιςαπαιτήσεις του Αναλυτικού Προγράμματος Σπουδών, στις προσταγές της σύγχρονης διδακτικής,αλλά και στο πρόβλημα που αντιμετωπίσαμε και αφορούσε τον περιορισμένο αριθμό σελίδων. Σίγουρα, το βιβλίο αυτό δεν περιέχει όλη τη βιολογική γνώση. Μπορεί όμως να σας ανοίξειδρόμους για να την ανακαλύψετε μόνοι σας. Αξιοποιήστε κάθε σελίδα του: το κυρίως κείμενο, τιςεικόνες, τα παραθέματα, τις ερωτήσεις και τις δραστηριότητες που σας προτείνει. Τα παραθέματαπου συνοδεύουν το κείμενο δεν αποτελούν εξεταστέα ύλη. Ο στόχος τους είναι να σας βοηθήσουννα συνδυάσετε τη θεωρητική γνώση που παρέχουν διάφορες επιστήμες και να την αξιοποιήσετεγια να ερμηνεύσετε γεγονότα και εμπειρίες από την καθημερινή ζωή. Τα «Ας σκεφτούμε» θα σαςπροβληματίσουν και θα σας δώσουν ευκαιρίες για συζήτηση στην τάξη. Οι ερωτήσεις σάς δίνουντην ευκαιρία να ελέγξετε τις γνώσεις που αποκτήσατε. Οι δραστηριότητες –απλές έρευνες– απο-τελούν τη γέφυρα μεταξύ θεωρίας και πράξης. Η συνεργασία με τους συμμαθητές σας, η πρωτο-βουλία και η αυτενέργεια θα σας οδηγήσουν σε ένα νέο τρόπο οικοδόμησης της γνώσης, όπου ηθεωρία θα μετατρέπεται σε οργανωμένη γνώση και γνωστική εμπειρία. Εξάλλου, η επιστήμη τηςβιολογίας στηρίζεται στην ανάπτυξη της πρωτοβουλίας και της έρευνας. Ας είναι ευχάριστη και δημιουργική η νέα σχολική χρονιά. Οι συγγραφείςBIOL_G_GYMN_LAST.indd 5 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 5 11/1/2013 1:10:08 μμ

ΜΙΑ ΜΑΤΙΑ ΣΤΟ ΒΙΒΛΙΟ 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.BIOL_G_GYMN_LAST.indd 6 11/1/2013 1:10:11 μμ

Η ενότητα αποτελείται από υποενότητες, οι οποίες πε- ριέχουν το κείμενο, καθώς και εικόνες, διαγράμματα και σχήματα για την καλύτερη κατανόησή του. Στα παραθέματα Στο τέλος κάθε γίνεται σύνδεση υποενότητας υπάρχουν της βιολογίας με τις άλλες ερωτήσεις, προβλήματα επιστήμες, τις τέχνες και την καθημερινή και δραστηριότητες. ζωή. Η ενότητα ολοκληρώνεται με την περίληψη και τις λέξεις κλειδιά και ακολουθούν ερωτήσεις, προβλήματα και δραστηριότητες για επανάληψη.BIOL_G_GYMN_LAST.indd 7 11/1/2013 1:10:14 μμ

BIOL_G_GYMN_LAST.indd 8 11/1/2013 1:10:14 μμ

ΞΕΝΙΑ ΑΡΑΠΑΚΗ - Τα πρώτα βήματα η επιστήμη της βιολογίαςBIOL_G_GYMN_LAST.indd 9 11/1/2013 1:10:15 μμ

Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ 11/1/2013 1:10:16 μμ Αρχές των βιολογικών επιστημών Η επιστημονική μέθοδος Η βιολογία είναι η επιστήμη που μελετά τα φαινόμενα και τις δι- αδικασίες της ζωής. Ερευνά δηλαδή τους οργανισμούς στο πε- ριβάλλον όπου ζουν ή στο εργαστήριο. Η μέθοδος που ακο- λουθούν οι βιολόγοι για να ερμηνεύσουν διάφορα βιολογικά φαινόμενα και διαδικασίες δεν απέχει πολύ από τα βήματα που ακολουθούμε για να λύσουμε απλά καθημερινά προβλήματα. Ας υποθέσουμε ότι ανοίγουμε το στερεοφωνικό μας και δι- απιστώνουμε ότι δεν λειτουργεί. Τι θα κάνουμε για να ανακα- λύψουμε τι συμβαίνει; Στην αρχή κάνουμε μία υπόθεση για το ποια μπορεί να είναι η βλάβη. Μπορούμε, για παράδειγμα, να υποθέσουμε ότι οι μπαταρίες έχουν εξαντληθεί. Στη συνέχεια, κάνουμε μια απλή δοκιμή-πείραμα για να διαπιστώσουμε εάν η υπόθεσή μας είναι σωστή, βάζουμε δηλαδή καινούριες μπα- ταρίες. Αν η υπόθεσή μας ήταν σωστή, το αποτέλεσμα της δο- κιμής θα είναι να λειτουργήσει το μηχάνημα. Εάν, αντίθετα, η υπόθεση δεν ήταν σωστή, το αποτέλεσμα της δοκιμής μας θα είναι αρνητικό και το μηχάνημα δεν θα λειτουργήσει. Στην περίπτωση αυτή, θα πρέπει να εγκα- ταλείψουμε την αρχική μας υπόθεση και να προσπαθήσουμε να υποθέ- σουμε κάτι άλλο. Οι βιολόγοι εργάζονται με παρό- μοιο τρόπο. Συλλέγουν δηλαδή πλη- ροφορίες, κάνουν υποθέσεις, σχεδιά- ζουν πειράματα, τα πραγματοποιούν και αξιολογούν τα αποτελέσματα. Η διαδικασία αυτή αποτελεί την επι- στημονική μέθοδο και ακολουθείται τόσο από τους βιολόγους όσο και από τους επιστήμονες των άλ- λων φυσικών επιστημών, όπως είναι η φυσική, η χημεία κτλ. Αν και το όνομα αυτό κάνει τη μέθοδο να ακούγεται μεγαλειώδης, εντούτοις αυτή ακριβώς τη διαδικασία ακολουθεί συνήθως κάθε άνθρωπος όταν θέλει να βρει λύση σε ένα απλό πρόβλημα. Για παράδειγμα, η ίδια διαδικασία ακολουθείται από τον γιατρό μας όταν θέλει να βρει την ασθένεια από την οποία πάσχουμε, από τον μηχανικό που θέλει να εντοπίσει τη βλάβη ενός αυτοκινήτου και από τον αστυνομικό που θέλει να διαλευκάνει ένα έγκλημα. Άρα στην πραγματικότητα η επιστημονική μέθοδος είναι απλά η κοινή λογική. Έχοντας υπόψη μας τα παραπάνω, ας εξετάσουμε τα σημαντι- κότερα βήματα της μεθόδου αυτής. 10 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 10

Η παρατήρηση. Οι επιστήμονες συνεχώς παρατηρούν καιδιερωτώνται για τις μεταβολές του περιβάλλοντος. Για παρά-δειγμα, πώς σχηματίζονται τα σύννεφα, πώς κινούνται τα ζώα; Η υπόθεση. Στα ερωτήματα που τίθενται πρέπει να δο-θούν εξηγήσεις και αυτό προϋποθέτει συχνά τη χρησιμοποί-ηση της φαντασίας. Για τον λόγο αυτό οι επιστήμονες κά-νουν υποθέσεις εργασίας (προβλέψεις). Οι υποθέσεις αυτέςθα πρέπει να είναι μετρήσιμες. Να μπορούν δηλαδή να επι-βεβαιωθούν ή να απορριφθούν με τη βοήθεια κατάλληλωνπειραμάτων. Το πείραμα. Ο σχεδιασμός του πειράματος θα πρέπει να επι-τρέπει στους επιστήμονες να ελέγξουν στην πράξη την υπόθεσηπου διατύπωσαν. Στο βήμα αυτό μελετάται ένας παράγοντας,ενώ οι υπόλοιποι διατηρούνται σταθεροί. Το συμπέρασμα. Αφού αναλύσουν και ερμηνεύσουν τα απο-τελέσματα, οι επιστήμονες θα πρέπει να καταλήξουν σε συμπε-ράσματα. Το πείραμα πρέπει να είναι σωστά σχεδιασμένο, έτσιώστε τα αποτελέσματα να οδηγούν σε συγκεκριμένα συμπερά-σματα τα οποία θα επιβεβαιώνουν ή θα απορρίπτουν την αρχι-κή υπόθεση. Ας διεξάγουμε μία μικρή έρευνα εφαρμόζοντας την επιστη-μονική μέθοδο:- Παρατηρούμε ότι ένα φυτό στο δωμάτιό μας μεγαλώνει με τρό- πο, ώστε να στρέφεται προς το παράθυρο. (ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ)- Αναρωτιόμαστε: «Γιατί το φυτό ακολουθεί αυτόν τον τρόπο ανά- πτυξης;». (ΕΡΩΤΗΜΑ)- Υποθέτουμε ότι αυτό συμβαί- νει επειδή τα φυτά στρέφονται προς το φως. (ΥΠΟΘΕΣΗ)- Κάνουμε την πρόβλεψη ότι, αν πάρουμε ένα φυτό με ίσιο βλα- στό, αυτός θα στραφεί, μετά από λίγες ημέρες, προς το φως. (ΥΠΟΘΕΣΗ ΕΡΓΑΣΙΑΣ)- Τοποθετούμε μια γλάστρα κο- ντά σε μια λάμπα που το φωτίζει από μία μόνο μεριά. Στη συνέ- χεια, παρατηρούμε το φυτό για να επιβεβαιώσουμε αν θα στρα- φεί προς τη λάμπα. (ΠΕΙΡΑΜΑ)- Μετά από λίγες ημέρες διαπι- στώνουμε ότι πράγματι το φυτό στράφηκε προς τη λάμπα. Οδηγούμαστε στο συμπέρασμα ότι η υπόθεσή μας ήταν σωστή και ότι πράγματι τα φυτά στρέφο- νται προς το φως. (ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ) Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ 11BIOL_G_GYMN_LAST.indd 11 11/1/2013 1:10:16 μμ

Το αντικείμενο της μελέτης των βιολογικών επιστημών 11/1/2013 1:10:17 μμ Η βιολογία είναι η επιστήμη που μελετά τη δομή και τις λειτουργίες των οργανισμών, καθώς και τις αλληλεπιδράσεις τους με το περιβάλλον. Εξαιτίας της πολυπλοκότητας των μελετών αυτών, η βιο- λογία περιλαμβάνει διάφορους κλάδους, όπως: • Τη ζωολογία (μελέτη της βιολογίας των ζώων). • Τη βοτανική (μελέτη της βιολογίας των φυτών). • Την ανατομία (μελέτη της μορφολογίας των ορ- γανισμών). • Τη φυσιολογία (μελέτη των λειτουργιών των ορ- γανισμών). • Την ανθρωπολογία (μελέτη της δομής και των λειτουργιών των συστημάτων του ανθρώπου). • Την οικολογία (μελέτη των οργανισμών σε σχέ- ση με το περιβάλλον τους). • Τη γενετική (μελέτη του γενετικού υλικού και των νόμων της κληρονομικότητας). • Τη μικροβιολογία (μελέτη των μικροοργανι- σμών). • Την κυτταρική βιολογία (μελέτη της δομής και της λειτουργίας του κυττάρου). • Τη μοριακή βιολογία (μελέτη των μορίων που συμμετέχουν στο φαινόμενο της ζωής). • Την εξέλιξη (μελέτη των μεταβολών των οργανισμών από την εμ- φάνιση της ζωής στη Γη). • Τη βιοτεχνολογία (μελέτη της αξιοποίησης των οργανισμών προς όφελος του ανθρώπου). Οι επιδράσεις των εφαρμογών της βιολογίας στην ποιότητα της ζωής του ανθρώπου Τα τελευταία χρόνια το ενδιαφέρον για τη βελτίωση της ποιότητας της ζωής του ανθρώπου έχει αυξηθεί ιδιαίτερα. Πιο συγκεκριμένα, γίνεται προσπάθεια να αντιμετωπιστούν σημαντικά κοινωνικά προ- βλήματα, όπως αυτά της υγείας, της υποβάθμισης του περιβάλλο- ντος, του υποσιτισμού, του υπερπληθυσμού κ.ά. Χάρη στην πρόο- δο που σημειώθηκε σε όλους τους τομείς της βιολογίας, και κυρίως στη μοριακή βιολογία και στη γενετική μηχανική, έχουν επιτευχθεί μεγάλα βήματα στις μελέτες που αφορούν άμεσα ή έμμεσα τον άν- θρωπο. Οι έρευνες αυτές έχουν συμβάλει σημαντικά στη διάγνω- ση, στην πρόληψη και στη θεραπεία των ασθενειών, καθώς και στην παραγωγή τροφίμων και άλλων προϊόντων (αντιβιοτικών, ορμονών κ.ά.). Οι ερευνητές βιολόγοι έχουν δημιουργήσει ποικιλίες φυτικών και ζωικών οργανισμών με στόχο τη βελτίωση της εξασφάλισης μεγαλύτερης ποσότητας προϊόντων. Με τον τρόπο αυτό προσφέ- ρονται λύσεις σε πολλά κοινωνικά προβλήματα, όπως αυτά του 12 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 12

υποσιτισμού, της υποβάθμισης του περιβάλλοντος καιτης βελτίωσης της υγείας του ανθρώπου. Έχουν δημι-ουργηθεί ποικιλίες οικόσιτων ζώων (πουλερικών, αγελά-δων και χοίρων), με σημαντικότερη απόδοση σε σχέσημε την παραγωγή παλαιότερων χρόνων. Σήμερα, οι αγε-λάδες που εκτρέφονται για το κρέας τους αναπτύσσονταιγρηγορότερα, οι γαλακτοπαραγωγικές αγελάδες παρά-γουν πολύ περισσότερο γάλα ημερησίως και τα πουλερι-κά γεννούν περισσότερα αυγά. Ουσιαστική είναι επίσης η συνεισφορά της βιολογίαςστα θέματα της υγείας. Ασθένειες όπως η ευλογιά ή η πο-λιομυελίτιδα έχουν σχεδόν εξαλειφθεί. Πολλές ασθένειες,που κάποτε ήταν η κύρια αιτία της παιδικής θνησιμότη-τας, σήμερα ελέγχονται με τα εμβόλια. Η έρευνα συνεχί-ζεται και η γνώση του τρόπου λειτουργίας του ανθρώπι-νου και των άλλων οργανισμών δίνει ελπίδες και για άλλαεπιτεύγματα στο μέλλον, όπως είναι η θεραπεία του καρ-κίνου και η παρασκευή εμβολίου για το AIDS. Ο Τ. Σαλκ (Jonas Salk) παρασκεύασε το εμβόλιο κατά της πολιομυελίτιδας στις αρχές της δεκαετίας του '50. Ας σκεφτούμε Οι εφαρμογές της βιολογικής έρευνας έχουν μόνο ευεργετικές επιδράσεις; Τα ΜΜΕ συχνά προβάλλουν προβληματισμούς που απορρέουν από τη ραγδαία ανάπτυξη της βιολογίας. Πολλά ερωτήματα σχετίζονται με την προστασία των καταναλωτώνκαι των αγροτών, την ασφάλεια και την υγεία του ανθρώπου και των άλλων οργανισμώντης Γης, την ισορροπία του περιβάλλοντος κτλ. Μπορείτε να σκεφτείτε ηθικά, νομικά καιανθρωπιστικά προβλήματα που έχουν σχέση με την τεχνητή γονιμοποίηση, την ευθανα-σία, τη χρήση των πειραματόζωων, την έκτρωση, τα εμβόλια, τη σήμανση των γενετικάτροποποιημένων προϊόντων, τη διαχείριση των φυσικών πόρων και του φυσικού περι-βάλλοντος γενικότερα; Τι προτείνετε προκειμένου να προστατευτούν η ζωή και η υγεία όλων των οργανισμώντου πλανήτη μέσα σε ένα όσο γίνεται πιο ισορροπημένο περιβάλλον; ΠΕΡΙΛΗΨΗ Τα βήματα της επιστημονικής μεθόδου είναι η παρατήρηση, η υπόθεση, το πείρα- μα και το συμπέρασμα. Η επιστημονική μέθοδος εφαρμόζεται κατά κόρον από τους βιολόγους, οι οποίοι μπορεί να εργάζονται σε διάφορους τομείς και να έχουν εξειδι- κευτεί σε κλάδους όπως η ζωολογία, η βοτανική, η μικροβιολογία και η οικολογία.Οι εφαρμογές της βιολογίας είναι ευρύτατες και ποικίλες τα τελευταία χρόνια και κύριοςστόχος τους είναι η βελτίωση της ποιότητας της ζωής του ανθρώπου.ΛΕΞΕΙΣ-ΚΛΕΙΔΙΑ: παρατήρηση, υπόθεση, πείραμα, συμπέρασμα, επιστημονική μέθοδος. Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ 13BIOL_G_GYMN_LAST.indd 13 11/1/2013 1:10:18 μμ

Ερωτήσεις Προβλήματα Δραστηριότητες1. Όταν εφαρμόζουμε την επιστημονική μέθοδο, υπάρχουν μερικοί «χρυσοί» κανόνες που πρέπει να εφαρμόζονται. Στον πίνακα που ακολουθεί δίνονται τρεις από αυτούς. Να προσπαθήσετε να τους ανακαλύψετε κάνοντας τη σωστή αντιστοίχιση: ΚΑΝΟΝΑΣ ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΣΗ1. Μόνο ένας παράγοντας πρέπει να εξετάζεται Α. Εάν τα αποτελέσματα δεν επαναλαμβάνονται, μπο- κάθε φορά και οι άλλοι να μένουν σταθεροί. ρεί να είναι τυχαία και συνεπώς να μην υποστηρί- ζουν την υπόθεση.2. Πρέπει να χρησιμοποιείται σχετικά μεγάλος αριθμός οργανισμών ή κυττάρων κ.ά. Β. Εάν εξετάζονται περισσότεροι παράγοντες, τότε δεν θα είναι εύκολο να συμπεράνουμε ποιος από3. Θα πρέπει να παίρνουμε τα ίδια αποτελέσματα όλους είναι υπεύθυνος για τα αποτελέσματα στα όποτε επαναλάβουμε το ίδιο πείραμα. οποία καταλήξαμε. Γ. Εάν χρησιμοποιείται σχετικά μικρός αριθμός ορ- γανισμών ή κυττάρων, ίσως τα συμπεράσματα να μην μπορούν να γενικευτούν.2. Κάποιοι άνθρωποι υποστηρίζουν ότι οι αγελάδες μπορούν να παράγουν περισσότερο γάλα εάν βρίσκονται σε περιβάλλον όπου ακούν μουσική. Πώς μπορείτε να ελέγξετε αυτή την υπόθεση;3. Στη μέση ενός κήπου υπάρχει ένα μεγάλο πεύκο. Παρατηρούμε ότι, αν και στον υπόλοιπο κήπο έχουν φυτρώσει πολλές μαργαρίτες, δεν υπάρχει καμία κάτω από το πεύκο. α. Να διατυπώσετε δύο υποθέσεις για να αιτιολο- γήσετε γιατί δεν υπάρχουν μαργαρίτες κάτω από το πεύκο. β. Να επιλέξετε μία από τις δύο υποθέσεις και να κάνετε μία υπόθεση εργασίας (πρόβλεψη) η οποία θα μπορεί να ελεγχθεί με ένα πείραμα. γ. Να περιγράψετε ένα πείραμα με το οποίο θα αποδεικνύεται ότι η υπόθεση είναι σωστή. Μικρές έρευνες και εργασίεςΠολλοί επιστήμονες εφαρμόζουν τις βιολογικές τους γνώσεις σε άλλα γνωστικά αντικείμενα. Γιατροί,νοσοκόμες, κτηνίατροι, γεωπόνοι και δασολόγοι, είναι όλοι τους «βιολόγοι» με διαφορετικούς τρό-πους. Έχουν όλοι γνώσεις βιολογίας που απέκτησαν κατά τη διάρκεια των σπουδών τους. Να κάνετεμία μικρή έρευνα και να συντάξετε έναν κατάλογο με επαγγέλματα που σχετίζονται με τους κλάδουςτης βιολογίας.14 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 14 11/1/2013 1:10:19 μμ

ΘΕΜΗΣ ΜΥΛΩΣΗΣ - Νεκρά πράγματα οργάνωση της ζωής - βιολογικά συστήματα 1BIOL_G_GYMN_LAST.indd 15 11/1/2013 1:10:20 μμ

Προηγούμενες γνώσεις που θα χρειαστώ...Στο περιβάλλον που ζούμε συναντάμε άβια αντικείμενα ... ... και οργανισμούς.Οι οργανισμοί εμφανίζουν χαρακτηριστικές ιδιότητες της ζωής ...BIOL_G_GYMN_LAST.indd 16 11/1/2013 1:10:21 μμ

...και αποτελούνται από κύτταρα......ένα κύτταρο, αν είναι μονοκύτταροι, ... ...ή περισσότερα, αν είναι πολυκύτταροι......φυτικά, αν είναι φυτικοί, ... ...ζωικά, αν είναι ζωικοί....καινούριες γνώσεις που θα αποκτήσω• Ποια μόρια συμμετέχουν στη δομή και στις λειτουργίες των κυττάρων.• Ποια είναι η σημασία του νερού για τη ζωή στον πλανήτη μας.• Ποια είναι η μορφή και οι λειτουργίες των οργανιδίων του ευκαρυωτικού κυττάρου.• Ποιες είναι οι ομοιότητες και οι διαφορές μεταξύ φυτικού και ζωικού κυττάρου.• Ποιες είναι οι ομοιότητες και οι διαφορές μεταξύ ευκαρυωτικού και προκαρυωτικού κυττάρου.• Ποια η σχέση μεταξύ της μορφολογίας και της λειτουργίας του κυττάρου.• Πώς οργανώνεται η ζωή από το κύτταρο ως το οικοσύστημα.BIOL_G_GYMN_LAST.indd 17 11/1/2013 1:10:23 μμ

1.1 Τα μόρια της ζωήςΟι οργανισμοί, όπως και τα άβια αντικείμενα, είναι υλικά σώ-ματα που δομούνται από τα ίδια χημικά στοιχεία και υπακού-ουν στους ίδιους νόμους της φύσης. Στονπλανήτη μας απαντώνται 92 χημικά στοι-χεία ελεύθερα στο περιβάλλον. Από αυτά,27 είναι απαραίτητα για τη σύσταση τωνοργανισμών. Χημικά στοιχεία όπως το κά-λιο, το νάτριο, το μαγνήσιο απαντώνταισε μικρή ποσότητα στους οργανισμούςκαι ονομάζονται ιχνοστοιχεία. Άλλα στοι-χεία όπως ο άνθρακας, το υδρογόνο, τοοξυγόνο και το άζωτο συμμετέχουν στοσχηματισμό των χημικών μορίων των ορ-γανισμών σε ποσοστό 96% w/w.Ανόργανες ενώσειςTο νερό είναι ένα από τα πιο απλά χημι- Εικ. 1.1 Η κατανομή των στοιχείων:κά μόρια που συναντάμε σε μεγάλες πο- (α) στο φλοιό της Γης και (β) στονσότητες στο περιβάλλον μας αλλά και ως άνθρωπο.συστατικό των οργανισμών. Ωκεανοί, θά- Εικ. 1.2 Στον κύκλο του νερού πουλασσες, ποτάμια, λίμνες και υπόγεια νερά πραγματοποιείται στη φύση συμμε-καλύπτουν περισσότερο από το 70% της επιφάνειας του πλανή- τέχουν και οι τρεις καταστάσεις του:τη μας και αποτελούν το περιβάλλον στο οποίο αναπτύσσονται η στερεή (πάγος), η αέρια (υδρατμοί)και αναπαράγονται πολλοί οργανισμοί. Με τη βροχή, το χιόνι ή και η υγρή.το χαλάζι το νερό πέφτει στο έδαφος και στις θάλασσες καιεπιστρέφει με την εξάτμιση στην ατμόσφαιρα. Επιπλέον, οιοργανισμοί, μονοκύτταροι και πολυκύτταροι, φυτικοί καιζωικοί, προσλαμβάνουν νερό από το περιβάλλον καιστη συνέχεια το αποδίδουν σε αυτό. Για παράδειγ-μα, τα χερσαία φυτά προσλαμβάνουν νερό από τοέδαφος με τις ρίζες τους και ελευθερώνουν νερόαπό τα στόματα των φύλλων με τη διαδικασία τηςδιαπνοής. Όλες οι παραπάνω διαδικασίες επανα-λαμβάνονται συνεχώς και αναγκάζουν το νερό νακυκλοφορεί αδιάκοπα στη φύση. Ο κύκλος του νε-ρού είναι απαραίτητος για τη διατήρηση της ζωήςστη Γη. Όμως το νερό είναι και το κυριότερο συ- στατικό των οργανισμών. Το 70% περίπου του αν- θρώπινου σώματος είναι νερό και από αυτό περισ- σότερο από το μισό βρίσκεται στο εσωτερικό των κυττάρων. Η παρουσία του εκεί βοηθάει την ομαλή λειτουργία του κυττάρου. Αυτό συμβαίνει επειδή το νερό έχει μεγάλη διαλυτική ικανότητα. Πολλές δη-18 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 18 11/1/2013 1:10:24 μμ

λαδή χημικές ουσίες μπορούν να διαλυθούν στο νερό και έτσινα έρθουν σε επαφή και να αντιδράσουν εύκολα μεταξύ τους.Επιπλέον, το νερό είναι απαραίτητο και για τη μεταφορά ουσιώνσε όλους τους οργανισμούς, ζωικούς ή φυτικούς. Το νερό που ρέει στην κοίτη ενός ποταμού παρασύρει άλατααπό το έδαφος και τα γύρω πετρώματα και τα οδηγεί στη θά-λασσα. Αποτέλεσμα αυτού είναι το νερό της θάλασσας να είναιαλμυρό (περιέχει περίπου 4% διαλυμένα άλατα). Όταν στη συ-νέχεια το νερό αυτό εξατμίζεται, τα άλατα παραμένουν στη θά-λασσα. Η βροχή που σχηματίζεται και πέφτει εμπλουτίζοντας τιςλίμνες και τον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα δεν περιέχει άλατα.Αυτή η διαφορά σε περιεκτικότητα αλάτων καθιστά τη θάλασσαδιαφορετικό περιβάλλον ανάπτυξης οργανισμών από τη λίμνηκαι τον ποταμό. Άλλοι οργανισμοί έχουν προσαρμοστεί και ζουνστα γλυκά νερά των ποταμών και των λιμνών και άλλοι στα αλ-μυρά νερά των θαλασσών. Άλατα όπως το χλωριούχο νάτριο ή τα άλατα του ασβεστί-ου (κύριο συστατικό των οστών) παίζουν πολύ σημαντικό ρόλοστην ομαλή ανάπτυξη και λειτουργία των οργανισμών.Οργανικές ενώσειςΟι οργανισμοί δομούνται κυρίως από ενώσεις του άνθρακα με Εικ. 1.3 Πολλά μόρια γλυκόζης (α)το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο, οι οποίες ονομάζονται ενώνονται με χημικούς δεσμούς καιοργανικές. Οργανικές ενώσεις που συναντάμε στα κύτταρα σχηματίζουν: γλυκογόνο (β), άμυλοόλων των οργανισμών είναι οι υδατάνθρακες, οι πρωτεΐνες, τα (γ) και κυτταρίνη (δ).νουκλεϊκά οξέα και τα λιπίδια. Οι υδατάνθρακες (σάκχαρα) αποτελούν πηγή ενέργειας γιατους οργανισμούς. Αυτόσυμβαίνει επειδή κατά τηδιάσπασή τους απελευ-θερώνεται μεγάλο ποσόενέργειας. Ορισμένοι απόαυτούς αποτελούν δομικάσυστατικά των κυττάρων.Οι υδατάνθρακες μπορείνα είναι απλοί, όπως η γλυ-κόζη (μονοσακχαρίτης) ήσύνθετοι, όπως το άμυλο,η κυτταρίνη κ.ά. (πολυσακ-χαρίτες). Οι πολυσακχαρί-τες είναι αποτέλεσμα τηςσυνένωσης μονοσακχαριτών. Οι πρωτεΐνες αποτελούν δομικά ή λειτουργικά συστατικάτων κυττάρων και δομούνται από απλούστερες ενώσεις, τα αμι-νοξέα. Στη φύση υπάρχουν περισσότερα από 170 διαφορετικάαμινοξέα, αλλά στη δημιουργία των πρωτεϊνών συμμετέχουν Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 19BIOL_G_GYMN_LAST.indd 19 11/1/2013 1:10:25 μμ

μόνο 20. Τα αμινοξέα συνδέονται μεταξύ τους με χημικούς δε- Εικ. 1.4 Τα αμινοξέα (α) ενώνονταισμούς. Όπως τα 24 γράμματα του ελληνικού αλφαβήτου δημι- μεταξύ τους με χημικούς (πεπτι-ουργούν χιλιάδες λέξεις, τα αμινοξέα συνδυάζονται κατάλληλα δικούς) δεσμούς και σχηματίζουνκαι δημιουργούν χιλιάδες πρωτεΐνες. Μια μεγάλη ομάδα πρωτε- πρωτεΐνες (πολυπεπτίδια) (β).ϊνών είναι και τα ένζυμα, με τη βοήθεια των οποίων γίνο- Εικ. 1.5 Ένα μόριο λίπους σχηματί-νται ταχύτατα οι περισσότερες χημικές αντιδράσεις στους ζεται από την ένωση τριών μορίωνοργανισμούς. λιπαρών οξέων με ένα μόριο γλυκε- ρόλης. Τα λιπίδια μπορεί να είναι δομικά συστατικά των κυτ-τάρων ή αποθήκες ενέργειας των οργανισμών, επειδήκατά τη διάσπασή τους απελευθερώνεται μεγάλο ποσόενέργειας, διπλάσιο από αυτό που απελευθερώνεται απότους υδατάνθρακες. Τα νουκλεϊκά οξέα είναι δύο, το δεοξυριβονουκλεϊκόοξύ (DNA) και το ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA). Τα μόρια αυτάσχετίζονται με τον καθορισμό των κληρονομικών γνωρι-σμάτων και ελέγχουν τις λειτουργίες των οργανισμών. Δο-μούνται από απλούστερες ενώσεις, τα νουκλεοτίδια, ταοποία ενώνονται μεταξύ τους και σχηματίζουν πολυνουκλεοτι-δικές αλυσίδες. 20 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Εικ. 1.6 Τα νουκλεοτίδια (α) σχημα- τίζουν πολυνουκλεοτιδικές αλυσί-BIOL_G_GYMN_LAST.indd 20 δες (β). 11/1/2013 1:10:26 μμ

Ερωτήσεις Προβλήματα Δραστηριότητες1. Να αντιστοιχίσετε τους όρους της στήλης Ι με τους κατάλληλους όρους της στήλης ΙΙ: Ι ΙΙ Πρωτεΐνες Μονοσακχαρίτες Υδατάνθρακες Αμινοξέα Λιπίδια Νουκλεοτίδια Νουκλεϊκά οξέα2. Να συμπληρώσετε με τους κατάλληλους όρους τα κενά στις παρακάτω προτάσεις: α. Το νερό είναι το κυριότερο συστατικό των οργανισμών. Έχει μεγάλη ................. ικανότητα, γιατί σε αυτό μπορούν να διαλυθούν πολλές χημικές ουσίες, και αποτελεί περίπου το ....... % του ανθρώπινου σώματος. β. Τα δομικά συστατικά των .......................... είναι τα αμινοξέα ενώ των ........................... οι μονοσακχαρίτες. γ. Τα νουκλεϊκά οξέα είναι ........................................................... οξύ (DNA) και .............................................. οξύ (RNA).3. Αν συμπληρώσετε σωστά την ακροστιχίδα, στη χρωματιστή στήλη θα σχηματιστεί η σημαντικότερη ανόργανη χημική ένωση στον πλανήτη μας. 1. Από αυτά αποτελείται ένα νουκλεϊκό οξύ. 2. Τα λιπίδια απελευθερώνουν διπλάσια από τους υδατάνθρακες. 3. Τέτοιο οξύ είναι το RNA. 4. Από αυτές τις ενώσεις του άνθρακα δομούνται οι οργανισμοί. 1 2 3 41.2 Κύτταρο: η μονάδα της ζωήςΜία από τις επιθυμίες των ερευνητών στις αναζητήσεις τους κατάτη διάρκεια των αιώνων ήταν και η κατανόηση της δομής και τωνλειτουργιών των οργανισμών. Το 1665 ο Ρ. Χουκ, παρατηρώντας μετο μικροσκόπιό του λεπτές τομές φελλού, μίλησε πρώτη φορά γιακύτταρα. Παρ΄ ότι αυτά που παρατήρησε δεν ήταν κύτταρα, εντού-τοις τα θεμέλια της κυτταρικής θεωρίας είχαν τεθεί. Πολύ αργότε-ρα, διατυπώθηκε η κυτταρική θεωρία σύμφωνα με την οποία ηθεμελιώδης δομική και λειτουργική μονάδα όλων των οργανισμώνείναι το κύτταρο, καθώς και ότι κάθε κύτταρο προέρχεται από έναάλλο κύτταρο. Με τη βοήθεια του οπτικού και του ηλεκτρονικούμικροσκοπίου έχουμε πλέον ερευνήσει τα κύτταρα των μονοκύτ-ταρων και των πολυκύτταρων οργανισμών. Έχουμε μελετήσει τηδομή και τη λειτουργία τους και έχουμε διαπιστώσει ότι εμφανί-ζουν πολλές ομοιότητες αλλά και αρκετές διαφορές. Τα κύτταραδιακρίνονται σε προκαρυωτικά και ευκαρυωτικά με βάση κυρί- Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 21BIOL_G_GYMN_LAST.indd 21 11/1/2013 1:10:27 μμ

ως την ύπαρξη ή όχι πυρηνικής μεμβράνης, η οποία περιβάλλει το γενετικό τους υλικό. Το ευκαρυωτικό κύτταρο Τα ευκαρυωτικά κύτταρα διαφέρουν αρκετά μεταξύ τους, έχουν όμως και ορισμένα κοινά χαρακτηριστικά. Κάθε ευκαρυωτικό κύτταρο περιβάλλεται από την πλασματική μεμβράνη, η οποία δομείται από λιπίδια και πρωτεΐνες. Η πλασμα- τική μεμβράνη διαχωρίζει και εξατομικεύει το κύτταρο από το πε- ριβάλλον του. Ο ρόλος της όμως δεν περιορίζεται στο να είναι ένα ενδοπλασματικό ενδοπλασματικό μιτοχόνδριο δίκτυο δίκτυο χλωροπλάστης μιτοχόνδριο ριβοσώματα πυρήναςκυτταρόπλασμαπυρήνας πλασματική μεμβράνηχυμοτόπιο πυρηνική κυτταρόπλασμα μεμβράνη κυτταρικό τοίχωμα σύμπλεγμα Golgi Εικ. 1.7 Ένα «τυπικό» φυτικό κύτταρο. Εικ. 1.8 Ένα «τυπικό» ευκαρυωτικό ζωικό κύτταρο. απλό σύνορο. Ελέγχει επιπλέον ποιες ουσίες εισέρχονται ή εξέρχο- Εικ. 1.9 Λείο (α) και αδρό (β) νται από το κύτταρο εξυπηρετώντας την επικοινωνία του με το πε- ενδοπλασματικό δίκτυο. ριβάλλον. Ο πυρήνας έχει, συνήθως, σχήμα σφαιρικό ή ωοειδές και αποτελεί το «κέντρο ελέγχου» του κυττάρου. Εκεί βρίσκεται το γενετικό υλικό (DNA) στο οποίο είναι καταγραμμένες οι πληρο- φορίες για όλα τα χαρακτηριστικά του κυττάρου (δομικά και λειτουργικά). Περιβάλλεται από διπλή μεμβράνη (πυρηνική) με ανοίγματα (πόρους), μέσω των οποίων γίνεται ανταλλαγή μορί- ων μεταξύ του πυρήνα και του υπόλοιπου κυττάρου. Τον χώρο ανάμεσα στην πλασματική μεμβράνη και στον πυ- ρήνα καταλαμβάνει το κυτταρόπλασμα. Στο κυτταρόπλασμα υπάρχουν διάφορα οργανίδια, τα οποία επιτελούν τις διάφορες λειτουργίες του κυττάρου. Ενδοπλασματικό δίκτυο: Είναι ένα σύστημα μεμβρανών που συνδέονται με την πλασματική και την πυρηνική μεμβρά- νη. Αποτελεί ένα ενιαίο δίκτυο αγωγών και κύστεων, μέσω των οποίων εξασφαλίζεται η μεταφορά ουσιών σε όλα τα μέρη του κυττάρου. Στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο διακρίνουμε δύο μορ- φές ενδοπλασματικού δικτύου, το αδρό και το λείο. Στην επι- 22 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 22 11/1/2013 1:10:29 μμ

φάνεια του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου υπάρχουν μικροίσχηματισμοί, τα ριβοσώματα, που του δίνουν όψη αδρή (τρα-χειά). Τα ριβοσώματα αποτελούνται από πρωτεΐνες και RNA. Σεαυτά γίνεται η σύνθεση των πρωτεϊνών. Ριβοσώματα υπάρχουνεπίσης ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα. Συνέχεια του αδρού απο-τελεί το λείο ενδοπλασματικό δίκτυο, στο οποίο δεν υπάρχουνριβοσώματα. Η λειτουργία του έχει σχέση με τη σύνθεση λιπιδί-ων και την αποθήκευση διαφόρων πρωτεϊνών.Σύμπλεγμα Golgi: Το σύμπλεγμα αυτό αποτελείται από ένασύνολο παράλληλων πεπλατυσμένων σάκων στους οποίους οιπρωτεΐνες, μετά τη σύνθεσή τους, τροποποιούνται και παίρνουν την τελική τους μορφή.ο Λυσοσώματα: Έχουν σφαιρικό σχήμα και περιέχουν δραστι-κά ένζυμα, τα οποία συντελούν στη διάσπαση ουσιών, π.χ. πρω-τεϊνών, αλλά και μικροοργανισμών, όπως είναι, για παράδειγμα,τα διάφορα μικρόβια που μολύνουν τον οργανισμό μας.Κενοτόπια: Είναι κυστίδια που περιέχουν ένα υδατώδες υγρό.Χαρακτηριστικά κενοτόπια είναι τα πεπτικά, τα οποία συναντά-με στα ζωικά κύτταρα, και τα χυμοτόπια, τα οποία συναντάμε σταφυτικά κύτταρα. Τα πεπτικά κενοτόπια σχηματίζονται όταν εισέρ-χονται στο ζωικό κύτταρο τροφικά σωματίδια ή μικροοργανισμοίπου, στη συνέχεια, θα χρησιμοποιηθούν ή θα καταστραφούν. Ταχυμοτόπια αποτελούν αποθήκες θρεπτικών ουσιών για το φυτικό κύτταρο και καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος του.α Μιτοχόνδρια: Έχουν σχήμα επίμηκες, σφαιρικό ή ωοειδές. Ο ρό-λος τους είναι να εξασφαλίζουν ενέργεια, που είναι απαραίτητη γιατις λειτουργίες του κυττάρου. Για τον σκοπό αυτό τα μιτοχόνδριαείναι παρόντα στα ευκαρυωτικά κύτταρα και ο αριθμός τους ποικίλ-λει ανάλογα με τις ενεργειακές ανάγκες του κυττάρου. Έτσι, τα μυϊ-κά κύτταρα του ανθρώπου διαθέτουν πολλά μιτοχόνδρια, ενώ άλλακύτταρα έχουν λιγότερα. Η απαραίτητη ενέργεια απελευθερώνεται Εικ. 1.10 Στα μιτοχόνδρια παρατη-από τη διάσπαση χημικών ενώσεων που συμβαίνει κατά την κυττα- ρούμε την εξωτερική και την εσωτε-ρική αναπνοή. Η διαδικασία αυτή γίνεται με τη βοήθεια ειδικών εν- ρική μεμβράνη, η οποία σχηματίζει αναδιπλώσεις.ζύμων που υπάρχουν στο εσωτερικό των μιτοχονδρίων.Χλωροπλάστες: Έχουν σχήμα φακοειδές. Στα οργανίδια αυτάγίνεται η φωτοσύνθεση, κατά την οποία απλά ανόργανα μόρια (π.χ.διοξείδιο του άνθρακα και νερό) μετατρέπονται με τη βοήθεια τηςηλιακής ενέργειας σε οργανικά (π.χ. γλυκόζη). Ταυτόχρονα απελευ-θερώνεται οξυγόνο. Οι χλωροπλάστες περιέχουν ειδικά ένζυμα καιάλλα μόρια, όπως χλωροφύλλη, που είναι απαραίτητα για τη φω-τοσύνθεση. Παρ΄ ότι οι χλωροπλάστες βρίσκονται μόνο στα φωτο-συνθετικά κύτταρα, τα οργανικά μόρια και το οξυγόνο που παρά-γουν είναι απαραίτητα για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών Εικ. 1.11 Ο χλωροπλάστης περιβάλ-και τη διατήρηση της ζωής όλων των οργανισμών της Γης. λεται από δύο μεμβράνες και υπάρ- χει στα φυτικά κύτταρα που φωτο- Κυτταρικό τοίχωμα: Το τοίχωμα αυτό περιβάλλει την πλα-σματική μεμβράνη των φυτικών κυττάρων. Έχει κυρίως στηρι- συνθέτουν.κτικό ρόλο. Είναι συμπαγές, ανθεκτικό και αποτελείται από πο-λυσακχαρίτες, κυριότερος από τους οποίους είναι η κυτταρίνη. Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 23BIOL_G_GYMN_LAST.indd 23 11/1/2013 1:10:30 μμ

Το προκαρυωτικό κύτταροΤα κύτταρα των οποίων το γενετικό υλικό (DNA) Εικ. 1.12 Το προκαρυωτικό κύτταρο.δεν περιβάλλεται από πυρηνική μεμβράνη ονο- Εικ. 1.13 Από ένα ενδοσπόριο προ-μάζονται προκαρυωτικά. Οι πλέον χαρακτη- κύπτει ένα βακτήριο.ριστικοί προκαρυωτικοί οργανισμοί είναι ταβακτήρια. Τα βακτήρια είναι μονοκύτταροι ορ-γανισμοί, το κύτταρό τους είναι μικρότερο απότο ευκαρυωτικό και δεν διαθέτουν οργανίδια.Η δομή τους είναι απλή. Περιβάλλονται απόπλασματική μεμβράνη, η οποία έχει ίδια δομή με αυτή του ευ-καρυωτικού κυττάρου, και στο κυτταρόπλασμά τους υπάρχουνελεύθερα ριβοσώματα στα οποία γίνεται η πρωτεϊνοσύνθεση. Ηπλασματική τους μεμβράνη περιβάλλεται από κυτταρικό τοίχω-μα, το οποίο έχει διαφορετική χημική σύσταση από αυτή του φυ-τικού κυττάρου. Σε ορισμένα βακτήρια το κυτταρικό τοίχωμα πε-ριβάλλεται από ένα άλλο περίβλημα, την κάψα. Συχνά διαθέτουνειδικούς σχηματισμούς (μαστίγια ή βλεφαρίδες) οι οποί-οι εξυπηρετούν τη μετακίνησή τους. Ορισμένα βακτήρια,όταν βρεθούν σε αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες (π.χ.πολύ υψηλές ή πολύ χαμηλές θερμοκρασίες), αφυδατώνο-νται και μετατρέπονται σε ανθεκτικές μορφές που ονομά-ζονται ενδοσπόρια. Όταν οι συνθήκες ξαναγίνουν ευνοϊ-κές, από κάθε ενδοσπόριο θα προκύψει ένα βακτήριο.Διαφορετικά κύτταρα για διαφορετικές λειτουργίεςΟι οργανισμοί μπορεί να είναι μονοκύτταροι ή πολυκύτταροι. Εικ. 1.14 Το Paramecium (παραμέ-Οι απλούστεροι οργανισμοί της Γης είναι οι μονοκύτταροι, και τσιουμ) είναι ένα πρωτόζωο που φέ-συνήθως δεν είναι ορατοί με γυμνό μάτι. Αυτοί μπορεί να είναι: ρει βλεφαρίδες.• προκαρυωτικοί, όπως τα βακτήρια και τα κυανοβακτήρια, πουθεωρούνται τα πρώτα κύτταρα που εμφανίστηκαν στη Γη, ή• ευκαρυωτικοί, όπως τα πρωτόζωα, κάποια φύκη και μύκητες. Οι μονοκύτταροι οργανισμοί, όπως τα πρωτόζωα, π.χ η αμοιβά-δα, αποτελούνται από ένα κύτταρο, το οποίο επιτελεί όλες τις λει-τουργίες που απαιτούνται για την ανάπτυξη και την αναπαραγωγήτου οργανισμού. Ορισμένοι μονοκύτταροι οργανισμοί μετακινού-νται με τη βοήθεια μαστιγίων ή βλεφαρίδων που διαθέτουν, ενώάλλοι μετακινούνται σχηματίζοντας ψευδοπόδια. Επίσης, ορισμέ-νοι μονοκύτταροι οργανισμοί, όπως τα κυανοβακτήρια και τα μο-νοκύτταρα φύκη, φωτοσυνθέτουν. Οι πολυκύτταροι οργανισμοί, όπως ο άνθρωπος ή η παπα-ρούνα, αποτελούνται από πολλά διαφορετικά ευκαρυωτικάκύτταρα. Τα κύτταρα αυτά παρουσιάζουν ομοιότητες αλλά καιδιαφορές που αφορούν τη δομή και τη λειτουργία τους. Παράλ-ληλα όμως συνεργάζονται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα να μπο-ρεί να λειτουργήσει και να επιβιώσει ολόκληρος ο οργανισμός.24 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 24 11/1/2013 1:10:30 μμ

Εικ. 1.15 Κάθε είδος κυττάρου στο ανθρώπινο σώμα επιτελεί συγκεκριμένη λειτουργία. Έτσι, για παράδειγμα, το νευρικόκύτταρο (α) διαβιβάζει μηνύματα. Ένα τμήμα του θυμίζει καλώδιο. Το ερυθρό αιμοσφαίριο (β) οφείλει το χρώμα του σε μίαπρωτεΐνη, την αιμοσφαιρίνη, η οποία μεταφέρει οξυγόνο. Το σπερματοζωάριο (γ) διαθέτει μαστίγιο, γιατί πρέπει να κινη-θεί μέχρι να συναντήσει το ωάριο. Τα οστικά κύτταρα (δ) και τα μυϊκά (ε) έχουν δομή που εξυπηρετεί τις λειτουργίες τους.Εικ. 1.16 Τα ριζικά τριχίδια (α και δ) είναι αποφυάδες κυττάρων της ρίζας. Είναι πολύ λεπτά και μακριά και έτσι μπο-ρούν να απορροφούν νερό από το έδαφος. Τα κύτταρα του ξυλώματος (β και ε) σχηματίζουν μικρούς σωλήνες πουμεταφέρουν το νερό από τις ρίζες προς τα υπόλοιπα μέρη του φυτού. Τα κύτταρα των φύλλων (γ και στ) διαθέτουνπολλούς χλωροπλάστες και έτσι μπορούν να φωτοσυνθέτουν. Ας σκεφτούμε Στο εσωτερικό των μιτοχονδρίων και των χλωροπλαστών υπάρχουν DNA, ριβοσώ- ματα και διάφορα ένζυμα. Με βάση αυτά τα δεδομένα μπορείτε να εξηγήσετε για- τί τα συγκεκριμένα κυτταρικά οργανίδια χαρακτηρίζονται από σχετική αυτονομία; Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 25BIOL_G_GYMN_LAST.indd 25 11/1/2013 1:10:32 μμ

Ερωτήσεις Προβλήματα Δραστηριότητες1. Να βάλετε σε κύκλο το γράμμα που αντιστοιχεί στη φράση που συμπληρώνει σωστά την πρόταση: Α. Ορισμένοι μονοκύτταροι οργανισμοί μετακινούνται με: α. πόδια β. ψευδοπόδια γ. ριβοσώματα δ. όλα όσα αναφέρονται στα α, β και γ Β. Η φωτοσύνθεση είναι μία διαδικασία των φυτών που γίνεται στα οργανίδια που ονομάζονται: α. μιτοχόνδρια β. πυρήνες γ. λυσοσώματα δ. χλωροπλάστες2. Να παρατηρήσετε το ζωικό κύτταρο και να ονομάσετε τις δομές που σημειώνονται με τα γράμμα- τα Α, Β και Γ. Να παρατηρήσετε επίσης το φυτικό κύτταρο και να ονομάσετε τις δομές Δ, Ε, Ζ, Η και Θ. Να ονομάσετε δύο κυτταρικές δομές που συναντάμε και στο ζωικό και στο φυτικό κύτταρο. Στη συνέχεια, να ονομάσετε δύο κυτταρικές δομές που συναντάμε μόνο στο φυτικό κύτταρο. 26 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 11/1/2013 1:10:33 μμBIOL_G_GYMN_LAST.indd 26

3. Να βάλετε ένα + στην κατάλληλη στήλη: ΚΥΤΤΑΡΟ Ευκαρυωτικό Προκαρυωτικόριβοσώματαμιτοχόνδριαχλωροπλάστεςκυτταρικό τοίχωμαπλασματική μεμβράνηπυρήναςγενετικό υλικό 4. Να συμπληρώσετε το παρακάτω σταυρόλεξο που αφορά αποκλειστικά το φυτικό κύτταρο: 1Χ 2Λ 3Ω 4Ρ 5Ο 6Π 7Λ 8Α 9Σ 10 Τ11 Η 12 Σ 1. Είναι αποθήκες θρεπτικών ουσιών του φυτικού κυττάρου. 2. Περιέχει ένζυμα για την πέψη μεγαλομορίων. 3. Το κυτταρικό... το συναντάμε και στο προκαρυωτικό και στο φυτικό κύτταρο. 4. Σε αυτό γίνεται η πρωτεϊνοσύνθεση. 5. Τέτοιο είναι το ενδοπλασματικό. 6. Δεν απαντάται στα προκαρυωτικά κύτταρα. 7. Αυτό το ενδοπλασματικό δίκτυο δεν φέρει ριβοσώματα. 8. Έτσι χαρακτηρίζεται η μεμβράνη που περιβάλλει το κύτταρο. 9. Είναι τα κενοτόπια. 10. Τα ενεργειακά κέντρα του κυττάρου. 11. Ο κύριος πολυσακχαρίτης του κυτταρικού τοιχώματος του φυτικού κυττάρου. 12. Προσδιορίζει το Golgi. Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 27BIOL_G_GYMN_LAST.indd 27 11/1/2013 1:10:33 μμ

1.3 Τα επίπεδα οργάνωσης της ζωήςΌλοι οι οργανισμοί, ευκαρυωτικοί και προκαρυ-ωτικοί, μονοκύτταροι και πολυκύτταροι, δεν ζουναπομονωμένοι. Αντίθετα, οργανώνονται, επικοι-νωνούν και αλληλεπιδρούν, τόσο μεταξύ τουςόσο και με το άβιο περιβάλλον τους. Οι μονοκύτταροι οργανισμοί ζουν μεμονωμένοιή οργανώνονται σε αποικίες. Τα κύτταρα-μέλη μιαςαποικίας προέρχονται από τον πολλαπλασιασμόενός αρχικού μονοκύτταρου οργανισμού. Υπάρ-χουν αποικίες στις οποίες κάθε κύτταρο-μέλος είναιόμοιο με τα υπόλοιπα και λειτουργεί αυτόνομα. Σεάλλες, οι μονοκύτταροι οργανισμοί που τις αποτε-λούν παρουσιάζουν μορφολογικές και λειτουργικέςδιαφορές μεταξύ τους. Στην περίπτωση αυτή, σχη-ματίζουν μικρότερες ομάδες, καθεμιά από τις οποί-ες επιτελεί ένα συγκεκριμένο έργο (π.χ. τη διατροφήή την αναπαραγωγή της αποικίας). Υπάρχει δηλαδήκαταμερισμός εργασίας.Τα επίπεδα οργάνωσης των πολυκύτταρων οργανισμών Εικ. 1.17 Καλλιέργειες μικροοργανισμών όπουΚάθε πολυκύτταρος οργανισμός αποτελείται από πολλά ευκα- διακρίνονται αποικίες.ρυωτικά κύτταρα, τα οποία προέρχονται από ένα αρχικό και, Εικ. 1.18 Το πρώτο κύτταρο των πο-κατά κανόνα, εμφανίζουν διαφορές μεταξύ τους στη μορφή και λυκύτταρων οργανισμών που ανα-στη λειτουργία. παράγονται αμφιγονικά, όπως ο άν- θρωπος, είναι το ζυγωτό. Όταν λέμε ότι ένας πολυ-κύτταρος οργανισμός ανα-πτύσσεται, δεν εννοούμε μόνοότι «μεγαλώνει», δηλαδή ότιτα κύτταρά του αυξάνονται σεαριθμό. Εννοούμε παράλλη-λα ότι τα κύτταρά του τροπο-ποιούνται, οργανώνονται σεομάδες και εξειδικεύονται σεσυγκεκριμένες λειτουργίες. Ηδιαδικασία αυτή ονομάζεταιδιαφοροποίηση. Οι πολυκύτταροι οργανισμοί χαρακτηρίζονται από ιδιαίτε-ρη πολυπλοκότητα. Οι ανώτεροι ζωικοί οργανισμοί διαθέτουνδιάφορα συστήματα (π.χ. μυϊκό, αναπνευστικό), καθένα απότα οποία είναι υπεύθυνο για συγκεκριμένο έργο. Τα συστήμα-τα αυτά ελέγχονται και συντονίζονται από το νευρικό σύστη-μα και τις ορμόνες, ώστε ο οργανισμός να λειτουργεί αρμονικάως ένα ενιαίο σύνολο και όχι σαν άθροισμα πολλών ανεξάρτη-των κυττάρων. Κάθε σύστημα αποτελείται από επιμέρους όργα-28 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 28 11/1/2013 1:10:35 μμ

να που συνεργάζονται για την επιτέλεση συγκεκριμένου έργου.Για παράδειγμα, τα όργανα του κυκλοφορικού συστήματος τουανθρώπου (καρδιά, αρτηρίες, φλέβες και τριχοειδή αγγεία) συ-νεργάζονται για τη μεταφορά ουσιών στο σώμα. Κάθε όργανοσυγκροτείται από διαφορετικούς ιστούς, δηλαδή ομάδες κυτ-τάρων που έχουν παρόμοια μορφή και επιτελούν την ίδια λει-τουργία. Τα φυτά διαθέτουν ιστούς και όργανα αλλά όχι συστή-ματα οργάνων.Τα είδη των ζωικών ιστώνΚαθώς αναπτύσσεται ένας πολυκύτταρος ζωικός οργανισμός, νευρικό μυϊκόόπως ο άνθρωπος, δημιουργούνται σταδιακά πολλά κύτταρα, Εικ. 1.19 Όλα τα κύτταρα ενός οργα-τα οποία φτάνουν τελικά τα 1013. Τα κύτταρα αυτά κατά τη δι- νισμού είναι «απόγονοι» του ζυγω-αφοροποίηση ομαδοποιούνται σε τέσσερις κατηγορίες ιστών, τού που στη συνέχεια διαφοροποι-τον επιθηλιακό, τον ερειστικό, τον μυϊκό και τον νευρικό. ήθηκαν. Ο επιθηλιακός ιστός αποτελείται από κύτταρα τα οποία συν- Εικ. 1.20 Στα ανώτερα ζώα συναντώ-δέονται στενά μεταξύ τους και σχηματίζουν στρώσεις (λεπτές νται όλα τα είδη ιστών. Στην εικόναστιβάδες). Οι στρώσεις (στιβάδες) αυτές καλύπτουν εξωτερικά φαίνονται ο επιθηλιακός (α), ο μυϊ-το σώμα (επιδερμίδα) ή περιβάλλουν εσωτερικά όργανα ή επεν- κός (β) και ο νευρικός ιστός (γ).δύουν το εσωτερικό κοιλοτήτων του σώματος (βλεννογόνοι).Εκτός από τον προστατευτικό αυτό ρόλο που παίζουν τα επιθη-λιακά κύτταρα, μπορεί και να εκκρίνουν ή να απορροφούν διά-φορες ουσίες (π.χ. βλεννογόνος του εντέρου). Ο ερειστικός ιστός (έρεισμα = στήριγμα) αποτελείται απόκύτταρα που συνδέουν δομές μεταξύ τους (π.χ. τους μυς με ταοστά) και προσφέρουν στήριξη και προστασία. Διακρίνεται σεσυνδετικό, χόνδρινο και οστίτη ιστό. Το αίμα θεωρείται ιδιαί-τερος τύπος χαλαρού συνδετικού ιστού. Ο μυϊκός ιστός αποτελείται από κύτταρα με σχετικά μεγάλο μή-κος, που ονομάζονται μυϊκές ίνες. Χάρη στην ικανότητα των μυ-ϊκών ινών να συστέλλονται, επιτυγχάνονται οι διάφορες κινήσειςτων ζωικών οργανισμών. Στον άνθρωπο διακρίνουμε τρεις τύπουςμυϊκού ιστού: τον σκελετικό (απαντάται στους γραμμωτούς ή σκε-λετικούς μυς), τον καρδιακό (μυϊκός ιστός της καρδιάς) και τονλείο (απαντάται στο τοίχωμα των σπλάχνων, π.χ. στο στομάχι). Ο νευρικός ιστός αποτελείται από κύτταρα ορισμένα από ταοποία αντιδρούν σε ερεθίσματα και μεταβιβάζουν μηνύματα. Χάρηστα κύτταρα αυτά, ο οργανισμός έχει την ικανότητα να αντιλαμβά-νεται τις μεταβολές του εξωτερικού και του εσωτερικού περιβάλ-λοντος, να τις επεξεργάζεται και να αντιδρά, δίνοντας εντολές με τιςοποίες ελέγχονται και συντονίζονται οι διάφορες λειτουργίες του.Με τον τρόπο αυτό ο οργανισμός μπορεί να προσαρμόζεται στοεξωτερικό περιβάλλον, διατηρώντας παράλληλα σε ισορροπία τοεσωτερικό του περιβάλλον, εξασφαλίζοντας έτσι την επιβίωσή του.Ο νευρικός ιστός αποτελείται από δύο τύπους κυττάρων, τους νευ-ρώνες (μεταβίβαση μηνυμάτων) και τα νευρογλοιακά κύτταρα. Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 29BIOL_G_GYMN_LAST.indd 29 11/1/2013 1:10:36 μμ

Η ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ... ΟΙ ΑΛΛΕΣ ΝΕΑ ΕΛΛΗΝΙΚΑ, ΧΗΜΕΙΑ Η λέξη «οργανισμός» κρύβει μέσα της τη λέξη «οργάνωση» Ένα χαρακτηριστικό –συνώνυμο, θα λέγαμε– των οργανισμών είναι η οργάνωση. Το κύτταρο, όπως το γνωρίσαμε, είναι ένα οργανω- μένο σύστημα με μεγάλη πολυπλοκότητα. Αποτελείται από άτο- μα διάφορων στοιχείων που οργανώνονται σε μόρια, τα οποίαμε τη σειρά τους συγκροτούν τις κυτταρικές δομές. Τα κύτταρατων μονοκύτταρων οργανισμών είναι δυνατό να «συνεργά-ζονται» οργανώνοντας αποικίες. Τα κύτταρα των πολυ-κύτταρων οργανισμών οργανώνονται σε ιστούς, όργανακαι συστήματα. Στη συνέχεια, οι οργανισμοί οργανώνονταισε πληθυσμούς και βιοκοινότητες που συγκροτούν τα οικο-συστήματα της βιόσφαιρας. Κάθε βήμα οργάνωσης οδηγεί σεπολυπλοκότερες δομές, που μπορούν να επιτύχουν περισσότεραέργα από ό,τι οι προηγούμενες, απλούστερες δομές.Η οργάνωση των έμβιων όντων – Τα οικοσυστήματαΗ βιολογία και γενικά οι επι- Εικ. 1.21 Ο υγροβιότοπος τηςστήμες που μελετούν τα φαι- Μικρής Πρέσπας.νόμενα της ζωής δεν περι-ορίζονται στη μελέτη τηςμορφής και της εσωτερι-κής οργάνωσης των οργα-νισμών. Ερευνούν τους τρό-πους με τους οποίους αυτοίοργανώνονται και μελετούντις σχέσεις που αναπτύσ-σουν μεταξύ τους και με τοάβιο περιβάλλον τους. Οισχέσεις αυτές αποτελούν τοαντικείμενο μελέτης της οι-κολογίας. Προκειμένου να διευκο-λυνθεί η μελέτη των πολύπλοκων αυτών σχέσεων, οι επιστήμο-νες κατέταξαν τους οργανισμούς σε πέντε μεγάλες ομάδες (ζώα,φυτά, μύκητες, πρώτιστα, μονήρη). Κάθε ομάδα διαιρείται σευποομάδες. Η απλούστερη από αυτές, όπως θα μάθουμε στηνενότητα της Εξέλιξης, είναι το είδος. Τα άτομα που ανήκουν στοίδιο είδος παρουσιάζουν μεγάλες ομοιότητες στην εξωτερικήμορφή και στην εσωτερική οργάνωση. Διασταυρώνονται μετα-ξύ τους και δημιουργούν γόνιμους απογόνους. Υπάρχουν είδη,όπως ο άνθρωπος, που παρουσιάζουν μεγάλη γεωγραφική εξά-πλωση, και άλλα, όπως το κοάλα, που συναντώνται μόνο σε συ-γκεκριμένες περιοχές. Οι οργανισμοί του ίδιου είδους που κα-30 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 30 11/1/2013 1:10:37 μμ

τοικούν στην ίδια περιοχή, σε μια συγκεκριμένη Εικ. 1.22 Οι λύκοι μιας αγέλης συνερ-χρονική περίοδο, συγκροτούν έναν πληθυσμό. γάζονται για να εξασφαλίσουν τηνΓια παράδειγμα, όλα τα κουνέλια της Γης ανή- τροφή τους.κουν στο ίδιο είδος, ενώ τα κουνέλια της Μεσο-γείου μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελούν ένανπληθυσμό. Διαφορετικοί πληθυσμοί (π.χ. κουνέλια, κα-ρότα, άνθρωποι και αλεπούδες) συνυπάρχουνστην ίδια περιοχή. Οι περιβαλλοντικές συνθήκεςπου επικρατούν σε αυτήν την περιοχή (θερμο-κρασία, υγρασία, ηλιοφάνεια, ανάγλυφο και γε-ωλογική σύσταση εδάφους, διαθεσιμότητα νε-ρού κτλ.) είναι ευνοϊκές για την επιβίωση αυτώντων πληθυσμών. Η περιοχή αυτή ονομάζεται βι-ότοπος. Βιότοπος μπορεί να είναι μια λίμνη (όπως η Κερκίνη),το δέλτα ενός ποταμού (όπως του Έβρου), ένα δάσος (όπως τηςΔαδιάς) κτλ. Ανάμεσα στα άτομα του ίδιου ή διαφορετικών πλη-θυσμών ενός βιότοπου αναπτύσσονται σχέσεις συνεργασίας,ανταγωνισμού, τροφικές, αναπαραγωγικές κτλ. Για παράδειγ-μα, οι άνθρωποι τρώνε τα κουνέλια, οι αλεπούδες αναπαράγο-νται μεταξύ τους κτλ. Οι σχέσεις μεταξύ των οργανισμών πουζουν στον ίδιο βιότοπο εξαρτώνται από πολλές παραμέτρους,πχ. από τον αριθμό των ατόμων κάθε πληθυσμού και τις ιδιαίτε-ρες περιβαλλοντικές συνθήκες που επικρατούν στον συγκεκρι-μένο βιότοπο. Οι οργανισμοί που ανήκουν σεδιαφορετικούς πληθυσμούς (π.χ.γεράκια, ποντίκια, βελανιδιές) καικατοικούν στον ίδιο βιότοπο συ-γκροτούν βιοκοινότητες. Οι ορ-γανισμοί ενός βιότοπου (βιοτικοίπαράγοντες), το άβιο περιβάλλον(αβιοτικοί παράγοντες) και όλεςοι μεταξύ τους σχέσεις αποτελούνένα οικοσύστημα (π.χ. δάσος).BIOL_G_GYMN_LAST.indd 31 Εικ. 1.23 Ανάμεσα στους οργανι- σμούς ενός οικοσυστήματος ανα- πτύσσονται τροφικές σχέσεις. Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 31 11/1/2013 1:10:38 μμ

Ερωτήσεις Προβλήματα Δραστηριότητες1. Να βάλετε σε κύκλο το γράμμα που αντιστοιχεί στη φράση που συμπληρώνει σωστά την πρόταση: Α. Το αίμα θεωρείται ιδιαίτερη κατηγορία: α. νευρικού ιστού β. συνδετικού ιστού γ. μυϊκού ιστού δ. επιθηλιακού ιστού Β. Μία βιοκοινότητα περιλαμβάνει: α. διαφορετικά είδη του ίδιου πληθυσμού β. διαφορετικούς πληθυσμούς του ίδιου είδους γ. διαφορετικούς πληθυσμούς του ίδιου βιότοπου δ. όλους τους πληθυσμούς της βιόσφαιρας2. Να συμπληρώσετε με τους κατάλληλους όρους τα κενά στις παρακάτω προτάσεις: α. Ο ερειστικός ιστός αποτελείται από κύτταρα που συνδέουν δομές μεταξύ τους, προσφέρουν στή- ριξη και προστασία. Διακρίνεται σε .........................., ........................ και ................................ . β. Οι διάφορες κινήσεις του ανθρώπινου σώματος επιτυγχάνονται χάρη στις ................................ ίνες. Τα κύτταρα αυτά συγκροτούν τις τρεις κατηγορίες του ......................... ιστού, ............................, ............................... και ................................ .3. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις με το γράμμα (Σ), αν είναι σωστές, ή με το γράμμα (Λ), αν είναι λανθασμένες: α. Όλοι οι μονοκύτταροι οργανισμοί είναι ευκαρυωτικοί. β. Τα κύτταρα κάθε αποικίας προέρχονται από τον πολλαπλασιασμό ενός αρχικού κυττάρου. γ. Τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού είναι ευκαρυωτικά. δ. Κάθε πολυκύτταρος οργανισμός είναι ένα σύνολο όμοιων κυττάρων.4. Να τοποθετήσετε στη σωστή σειρά τους παρακάτω όρους: κύτταρο, οργανισμός, σύστημα, ιστός, όργανο. .........................................................................................................................................................................................5. Να συμπληρώσετε την παρακάτω «οικολογική» ακροστιχίδα: 1 2 3 4 5 6 7 81. Τις συγκροτούν οργανισμοί που ανήκουν σε διαφορετικούς πληθυσμούς και κατοικούν στον ίδιο βιότοπο.2. Αυτοί οι παράγοντες του οικοσυστήματος δεν είναι βιοτικοί (αντίστροφα).32 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 32 11/1/2013 1:10:39 μμ

3. Χαρακτηριστικό των οργανισμών αλλά και των οικοσυστημάτων.4. Απαραίτητη σε όλους τους οργανισμούς.5. Λέγονται αλλιώς οι βιοτικοί παράγοντες ενός οικοσυστήματος.6. Διάφοροι… που αποτελούν μία βιοκοινότητα.7. Περιλαμβάνει βιοτικούς και αβιοτικούς παράγοντες.8. Αναπτύσσονται μέσα σε ένα οικοσύστημα και αποτελούν αντικείμενο της οικολογίας.Αν συμπληρώσατε σωστά την ακροστιχίδα, στη χρωματιστή στήλη θα σχηματιστεί το όνομα της περι-οχής στην οποία διαμένουν οι οργανισμοί ενός οικοσυστήματος.6. Ο όρος «οργανισμός» χρησιμοποιείται για να χαρακτηρίσει διάφορες δημόσιες και ιδιωτικές επιχει- ρήσεις. Με βάση τις γνώσεις σας να αναφέρετε χαρακτηριστικά που δείχνουν τις ομοιότητες οργάνω- σης ανάμεσα σε ένα ζωντανό οργανισμό και μια επιχείρηση, όπως, για παράδειγμα, τον ΟΤΕ. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο απαντώνται συχνότερα στους οργανισμούς. Το νερό εξαιτίας των ιδιοτήτων του είναι το κυριότερο συστατικό των οργανισμών. Απαραίτητες για τους οργανισμούς είναι και οι πρωτεΐνες, οι υδατάν- θρακες, τα λιπίδια και τα νουκλεϊκά οξέα. Τα κύτταρα διακρίνονται σε προκαρυωτι- κά και ευκαρυωτικά. Τα φυτικά και τα ζωικά κύτταρα είναι ευκαρυωτικά. Οι οργανισμοί μπορεί να είναι μονοκύτταροι ή πολυκύτταροι. Στους πολυκύτταρους οργανισμούς τα κύτταρα διαφοροποιούνται και συγκροτούν ιστούς και όργανα. Στα ανώτερα ζώα υπάρ- χουν τέσσερις τύποι ιστών, ο επιθηλιακός, ο ερειστικός, ο μυϊκός και ο νευρικός. Οι οργα- νισμοί ενός οικοσυστήματος αναπτύσσουν μεταξύ τους σχέσεις συνεργασίας, ανταγωνι- σμού κτλ.ΛΕΞΕΙΣ-ΚΛΕΙΔΙΑ: υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λιπίδια, νουκλεϊκά οξέα, DNA, RNA, ευκαρυω-τικό κύτταρο, προκαρυωτικό κύτταρο, πλασματική μεμβράνη, πυρήνας, κυτταρόπλασμα,ενδοπλασματικό δίκτυο, ριβοσώματα, σύμπλεγμα Golgi, λυσοσώματα, κενοτόπιο, χυμοτό-πιο, μιτοχόνδριο, χλωροπλάστης, κυτταρικό τοίχωμα, ενδοσπόριο, αποικία, διαφοροποίη-ση, ιστός, επιθηλιακός, ερειστικός, μυϊκός, νευρικός, είδος, πληθυσμός, βιοκοινότητα, βιό-τοπος, οικοσύστημα. Ερωτήσεις Προβλήματα Δραστηριότητες ΓΙΑ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ1. Να αντιστοιχίσετε τις λέξεις της στήλης Ι με τους κατάλληλους όρους της στήλης ΙΙ: Ι ΙΙ Επιθηλιακός ιστός Αίμα Ερειστικός ιστός Βότσαλο Μυϊκός ιστός Επιδερμίδα Νευρικός ιστός Εγκέφαλος Καρδιά Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 33BIOL_G_GYMN_LAST.indd 33 11/1/2013 1:10:39 μμ

2. Να παρατηρήσετε την παρακάτω εικόνα και να γράψετε δύο βιοτικούς και δύο αβιοτικούς παράγο- ντες που αναγνωρίζετε σε αυτήν.3. Να παρατηρήσετε προσεκτικά το διάγραμμα και να ονομάσετε τη διαδικασία με την οποία προκύπτουν τα κύτταρα α και β. Στη συνέχεια, να ονομάσετε τον ιστό (γ, δ) στον οποίο ανήκει καθένα από τα κύτταρα αυτά. 34 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 11/1/2013 1:10:40 μμBIOL_G_GYMN_LAST.indd 34

4. Το κύτταρο που απεικονίζεται στη διπλανή εικόνα είναι φυτικό ή ζω- ικό; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Να σημειώσετε σε κάθε ένδειξη της εικόνας το όνομα της κατάλληλης κυτταρικής δομής.5. Στην παρακάτω εικόνα να σχεδιάσετε κατάλληλα βέλη ώστε να πα- ρουσιάζεται ο κύκλος του νερού. Στη συνέχεια, να περιγράψετε τον κύκλο αυτό.6. Στη διπλανή εικόνα απεικονίζονται δύο διαφορε- τικοί ιστοί. Ποιος ανήκει σε φυτό και ποιος σε ζώο; Ποια χαρακτηριστικά των κυττάρων σάς βοήθησαν να καταλήξετε στο συμπέρασμα αυτό;7. Να τοποθετήσετε στη σωστή σειρά τους παρακάτω όρους, αρχίζοντας από τον απλούστερο, ο οποί- ος αντιπροσωπεύει τον «θεμέλιο λίθο» της ζωής: οικοσύστημα, οργανισμός, βιόσφαιρα, κύτταρο, όρ- γανο, σύστημα οργάνων, πληθυσμός, ιστός, βιοκοινότητα. Στη συνέχεια, να συντάξετε ένα σύντομο κείμενο στο οποίο θα αποδίδεται σωστά η έννοιά τους. Μικρές έρευνες και εργασίες1. Η έννοια του συστήματος χρησιμοποιείται σε πολλές επιστήμες με διαφορετικούς τρόπους. Να ανα- ζητήσετε την έννοια του όρου και να αναφέρετε παραδείγματα συστημάτων από τη βιολογία, τα μα- θηματικά, την ιστορία, την κοινωνική αγωγή και την καθημερινή ζωή. Να γράψετε ένα κείμενο που να περιγράφει τα κοινά χαρακτηριστικά των συστημάτων που θα αναφέρετε. Η ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΖΩΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 35BIOL_G_GYMN_LAST.indd 35 11/1/2013 1:10:42 μμ

2. Τα πρώτα κύτταρα εκτιμάται ότι εμφανίστηκαν στη Γη πριν από περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια και ήταν προκαρυωτικά, ενώ τα ευκαρυωτικά θεωρείται ότι εμφανίστηκαν πριν από 1,5 δισεκατομ- μύρια χρόνια. Σύμφωνα με την υπόθεση της ενδοσυμβίωσης, τα πρώτα ευκαρυωτικά κύτταρα προ- ήλθαν από συμβιώσεις πρωτόγονων προκαρυωτικών κυττάρων. Να ανατρέξετε σε σχετικές πηγές και να γράψετε ένα κείμενο 50-100 λέξεων στο οποίο να εξηγείτε την ύπαρξη διπλής μεμβράνης και DNA στα μιτοχόνδρια και τους χλωροπλάστες. 36 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 11/1/2013 1:10:42 μμBIOL_G_GYMN_LAST.indd 36

ΚΑΡΟΛΙΝΑ ΑΣΛΑΝΗ - Χωρίς τίτλο οι οργανισμοί στο περιβάλλον τους 2BIOL_G_GYMN_LAST.indd 37 11/1/2013 1:10:43 μμ

Προηγούμενες γνώσεις που θα χρειαστώ...Σ’ ένα οικοσύστημα παρατηρούμε... ...παράγοντες αβιοτικούς ... ...βιοτικούς και...BIOL_G_GYMN_LAST.indd 38 11/1/2013 1:10:44 μμ

...σχέσεις μεταξύ βιοτικών και αβιοτικών παραγόντων......και σχέσεις μεταξύ των βιοτικών παραγόντων....καινούριες γνώσεις που θα αποκτήσω• Ποια μόρια συμμετέχουν στη δομή και στις λειτουργίες των κυττάρων.• Πώς διατηρείται η ισορροπία ενός οικοσυστήματος.• Ποιοι οργανισμοί είναι αυτότροφοι και ποιοι ετερότροφοι.• Ποιος είναι ο ρόλος των παραγωγών και των αποικοδομητών σε ένα οικοσύστημα.• Πώς γίνεται η ροή της ενέργειας σε ένα οικοσύστημα.• Ποιες τροφικές σχέσεις συνδέουν τους οργανισμούς.• Πώς κατασκευάζεται ένα τροφικό πλέγμα.• Πώς σχηματίζονται οι τροφικές πυραμίδες.• Πώς γίνεται η ανακύκλωση των μορίων μέσω των τροφικών σχέσεων.• Πώς παρεμβαίνει ο άνθρωπος στο περιβάλλον.BIOL_G_GYMN_LAST.indd 39 11/1/2013 1:10:44 μμ

2.1 Ισορροπία στα βιολογικά συστήματα Εικ. 2.1 Η δυνατότητα προσαρμο- γής ενός οργανισμού στο περιβάλ-Η επιβίωση κάθε οργανισμού εξαρτάται από την ομαλή του λει- λον στο οποίο ζει συμβάλλει στηντουργία και τη δυνατότητά του να προσαρμόζεται στο περιβάλ- επιβίωση.λον του. Για παράδειγμα, ο βάτραχος της εικόνας επιβιώνει καιδημιουργεί απογόνους:• όταν οι διάφοροι ιστοί, τα όργανα και τα συστήματα που δι- αθέτει (εσωτερικό περιβάλλον) μπορούν να συνεργάζονται αρμονικά μεταξύ τους• όταν μπορεί να αντιδρά κατάλληλα στις μεταβολές του περι- βάλλοντος, όπως να εντοπίζει την τροφή του, να αποφεύγει τους εχθρούς του, να ζευγαρώνει. Το σύνολο των αντιδράσεων ενός οργανισμού στις μεταβο-λές του περιβάλλοντος επηρεάζει τις σχέσεις που αναπτύσσειμε τους άλλους οργανισμούς του οικοσυστήματος, καθώς καιμε τους αβιοτικούς παράγοντες. Για παράδειγμα, το χρώμα τουβάτραχου της εικόνας τού επιτρέπει να «κρύβεται» από τουςεχθρούς του, ενώ οι κραυγές του (κοασμοί) του επιτρέπουν ναεπικοινωνεί με τον ερωτικό του σύντροφο. Οι αντιδράσεις ενόςοργανισμού σχετίζονται με την πολυπλοκότητά του, επηρεά-ζουν και επηρεάζονται από το περιβάλλον του και χαρακτηρί- Εικ. 2.2 Η ρίζα ενός φυτού κατευθύ-ζονται επιτυχείς εφόσον του επιτρέπουν να προσαρμόζεται σε νεται προς το κέντρο της Γης. Παρα-αυτό, να επιβιώνει και να αναπαράγεται. τηρήστε πώς αντιδρά η ρίζα κάθε φορά που στρέφουμε κατά 90ο το Όλοι οι οργανισμοί (βιοτικοί παράγοντες) ενός οικοσυστήμα- φυτικό σπέρμα.τος αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και με τους αβιοτικούς παρά- Εικ. 2.3 Οργανισμοί που οργανώνο-γοντες με ποικίλους τρόπους. Έτσι, τα μέλη του νται σε ομάδες και έχουν κοινωνικήίδιου πληθυσμού αναπτύσσουν σχέσεις με σκο- συμπεριφορά.πό την αναπαραγωγή του είδους. Συχνά όμωςαναπτύσσουν και ανταγωνιστικές σχέσεις. Μπο-ρεί να ανταγωνίζονται για να διεκδικήσουν τονίδιο ερωτικό σύντροφο, τον χώρο όπου θα «φω-λιάσουν», την τροφή, το οξυγόνο, το φως κτλ.Σε άλλες περιπτώσεις, οργανώνονται σε ομάδες(κοινωνική συμπεριφορά) και συνεργάζονταιμεταξύ τους για την επίτευξη ενός κοινού σκο-πού, όπως συμβαίνει με τα σμήνη των χελιδο-νιών που μεταναστεύουν. Υπάρχουν είδη, όπωςοι μέλισσες, που συνεργάζονται σχηματίζονταςκοινωνίες με σαφή ιεραρχία και υψηλό επίπεδο οργάνωσης. Οι σχέσεις που αναπτύσσονται ανάμεσα σε άτομα διαφορε-40 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 40 11/1/2013 1:10:47 μμ

τικών πληθυσμών ενός οικοσυ- Εικ. 2.4 Οι οργανισμοί αναπτύσσουνστήματος είναι κυρίως τροφικές σχέσεις που διευκολύνουν την ανα-(θηρευτής-θήραμα). Αυτό ση- παραγωγή τους.μαίνει ότι κάποιοι οργανισμοίτρέφονται με κάποιους άλλους.Αναπτύσσονται όμως και σχέσειςσυμβίωσης και αμοιβαίας προ-σφοράς μεταξύ διαφορετικώνοργανισμών. Για παράδειγμα, σεκοιλότητες του ανθρώπινου σώ-ματος (έντερο, κόλπος κτλ.) φι-λοξενούνται ορισμένα βακτήριαπου παράγουν χρήσιμες για τονάνθρωπο ουσίες (π.χ. βιταμίνη Κ).Οι μικροοργανισμοί αυτοί αντα-γωνίζονται επιπλέον τα παθογό-να μικρόβια, συμβάλλοντας με τον τρόπο αυτό στην άμυνά μας. Σε ένα οικοσύστημα είναι δυνατόν να αναπτύσσονται και σχέ-σεις ανταγωνισμού, όπως ανάμεσα στον σκύλο και τηγάτα, ή παρασιτισμού, όπως ανάμεσα στον άνθρωπο καιτα μικρόβια που του προκαλούν ασθένειες. Ποιο είναι όμως το αποτέλεσμα των αλληλεπιδράσε-ων που αναπτύσσονται ανάμεσα στους διάφορους πα-ράγοντες ενός οικοσυστήματος; Ας εξετάσουμε το πα-ράδειγμα ενός λιβαδιού στο οποίο ζει ένας πληθυσμόςποντικών που τρέφονται με σπόρους.Α. Οι σπόροι αποτελούν τροφή για τα ποντίκια.Β. Αν για κάποιο λόγο αυξηθούν οι σπόροι, τότε θα υπάρχει άφθονη τροφή για τα ποντίκια, οπότε:Πολλοί σπόροι Πολλά ποντίκιαΓ. Όμως, τα πολλά ποντίκια θα καταναλώνουν πολλούς σπόρους. Δεν θα μπορούν να δημι- ουργηθούν πολλά νέα φυτά και να παράγουν πάλι σπόρους, κι έτσι στο οικοσύστημα θα υπάρξουν:Λιγότεροι σπόροι Λιγότερα ποντίκιαΔ. Τελικά θα επέλθει πάλι μια ισορροπία, ώστε τα ποντίκια που θα υπάρχουν στο οικοσύστημα να είναι τόσα που να μπορούν να βρίσκουν τροφή. ΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΟΥΣ 41BIOL_G_GYMN_LAST.indd 41 11/1/2013 1:10:48 μμ

Εξάλλου, στον ίδιο βιότοπο είναι πιθανό να ζουν και άλλοι ορ-γανισμοί που τρέφονται με ποντικούς, όπως είναι τα φίδια, οιαλεπούδες, οι κουκουβάγιες, καθώς επίσης και τα γεράκια, πουτρέφονται με φίδια και ποντίκια. Έτσι, μια αύξηση του αριθμούτων ποντικών θα οδηγούσε παράλληλα σε αύξηση των ζώωνπου τρέφονται με ποντικούς. Το γεγονός αυτό θα περιόριζε τοναριθμό των ποντικών και θα καταλήγαμε πάλι στο Δ, δηλαδή θαείχαμε μια σταδιακή αποκατάσταση της ισορροπίας του οικοσυ-στήματος. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των διάφορων παραγόντωνενός οικοσυστήματος λειτουργούν ως ρυθμιστικοί μηχανισμοίπου ελέγχουν την ισορροπία του. Αυτή η ισορροπία δεν είναιστατική. Οι συνθήκες του άβιου περιβάλλοντος (θερμοκρασία,φως κ.ά.) μεταβάλλονται διαρκώς, όπως αλλάζει και ο αριθμόςτων ατόμων των διάφορων πληθυσμών που ζουν σε αυτό. Όσοόμως οι μεταβολές κυμαίνονται μέσα σε κάποια όρια, η ισορρο-πία μπορεί να αποκαθίσταται. Ερωτήσεις Προβλήματα Δραστηριότητες1. Να τοποθετήσετε τις παρακάτω κατηγορίες σχέσεων στη σωστή στήλη: αναπαραγωγικές, ανταγωνι- στικές, συμβιωτικές, τροφικές. ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΠΟΥ ΑΝΗΚΟΥΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΠΟΥ ΑΝΗΚΟΥΝ ΣΤΟΝ ΙΔΙΟ ΠΛΗΘΥΣΜΟ ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΥΣ ΠΛΗΘΥΣΜΟΥΣ2. Στο παράδειγμα του οικοσυστήματος του λιβαδιού παρατηρήθηκαν μεταβολές στον πληθυσμό των ποντικών. Να αναφέρετε δύο λόγους για τους οποίους συνέβησαν αυτές οι μεταβολές.3. Η αύξηση των ποντικών, στο παράδειγμα του οικοσυστήματος του λιβαδιού, οδήγησε σε αύξηση του πληθυσμού των αλεπούδων. Η αύξηση αυτή ήταν απεριόριστη; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.4. Ποιοι οργανισμοί είναι πιθανότερο να ανταγωνίζονται για το οξυγόνο, οι χερσαίοι ή οι υδρόβιοι; Να αντλήσετε πληροφορίες από τη φυσική και τη χημεία για να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.42 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 42 11/1/2013 1:10:49 μμ

2.2 Οργάνωση και λειτουργίες του οικοσυστήματος – Ο ρόλος της ενέργειαςΤροφικές σχέσεις και ροή ενέργειαςΚάθε οργανωμένο σύστημα, όπως, για παράδειγμα, ένα σπίτι, ένααυτοκίνητο, ένα κύτταρο, ένας οργανισμός ή ένα οικοσύστημα,χρειάζεται ενέργεια προκειμένου να διατηρείται και να λειτουργείσωστά. Όσο μάλιστα αυξάνεται η πολυπλοκότητά του, τόσο αυξά-νονται και οι ενεργειακές του απαιτήσεις. Όλοι οι οργανισμοί κα-λύπτουν τις ανάγκες τους σε ενέργεια διασπώντας τις θρεπτικέςουσίες της τροφής τους. Με ποιους τρόπους όμως οι διάφοροι ορ- Εικ. 2.5 Σε ένα οικοσύστημα οι οργανι-γανισμοί ενός οικοσυστήματος εξασφαλίζουν τροφή; σμοί είναι αυτότροφοι ή ετερότροφοι. Σε ένα οικοσύστημα υπάρχουν οργανισμοί οι οποίοι παρά-γουν μόνοι τους την τροφή τους. Για τονσκοπό αυτό αξιοποιούν απλά υλικά καιενέργεια που βρίσκουν στο άβιο περι-βάλλον τους. Οι οργανισμοί αυτοί ονο-μάζονται αυτότροφοι. Οι αυτότροφοιοργανισμοί μετατρέπουν ανόργανες χη-μικές ουσίες, όπως το διοξείδιο του άν-θρακα της ατμόσφαιρας και το νερό,σε οργανικές ενώσεις, όπως η γλυκόζη.Από τη διάσπαση αυτών των οργανικώνενώσεων εξασφαλίζεται στη συνέχεια ηαπαραίτητη ενέργεια. Οργανισμοί όπωςείναι τα χερσαία και τα υδρόβια φυτά,καθώς και οι οργανισμοί του φυτο-πλαγκτού (στα υδάτινα οικοσυστήμα- Εικ. 2.6 Τα φυτά είναι αυτότροφοι οργανισμοί και φωτοσυνθέτουν.τα) έχουν τη δυνατότητα να φωτοσυν- Η φωτοσύνθεση μπορεί να περιγραφεί απλά με την παρακάτω χη-θέτουν. Συνθέτουν δηλαδή οργανικές μική εξίσωση:ενώσεις αξιοποιώντας την ηλιακή ενέρ- διοξείδιο του άνθρακα + νερό γλυκόζη+ οξυγόνο.γεια. Οι οργανισμοί αυτοί χαρακτηρίζο-νται ως παραγωγοί.Οι παραγωγοί διασπούν ένα μέροςτων οργανικών ενώσεων που οι ίδιοισυνθέτουν (κυτταρική αναπνοή) και μετον τρόπο αυτό εξασφαλίζουν ενέργειαγια την κάλυψη άμεσων αναγκών. Όσεςενώσεις δεν διασπαστούν, αποθηκεύ-ονται για μελλοντική χρήση. Αυτά τααποθέματα είναι που θα αξιοποιηθούν,άμεσα ή έμμεσα, από άλλους οργανι-σμούς του οικοσυστήματος, που χαρα- Εικ. 2.7 Ένας καταναλωτής χρησιμοποιεί μέρος της ενέργειας πουκτηρίζονται ως ετερότροφοι. εξασφαλίζει από την τροφή του για την κάλυψη των αναγκών του. Οι ετερότροφοι οργανισμοί (π.χ. ζώα, Η διάσπαση των ουσιών της τροφής γίνεται στο εσωτερικό τουμύκητες) δεν διαθέτουν την ικανότητα κυττάρου (κυτταρική αναπνοή). Η κυτταρική αναπνοή μπορεί νανα φωτοσυνθέτουν και να μετατρέπουν περιγραφεί απλά με την παρακάτω χημική εξίσωση:την ανόργανη ύλη σε οργανική. Διακρί- γλυκόζη + οξυγόνο διοξείδιο του άνθρακα + νερό + ενέργεια. ΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΟΥΣ 43BIOL_G_GYMN_LAST.indd 43 11/1/2013 1:10:49 μμ

νονται σε καταναλωτές και αποικοδομητές. Οι καταναλω-τές τρέφονται με άλλους οργανισμούς του οικοσυστήματοςκαι διακρίνονται σε τάξεις ανάλογα με τις βασικές τροφικέςτους προτιμήσεις. Τα φυτοφάγα ζώα, όπως η αγελάδα, τοπρόβατο, ο λαγός και οι οργανισμοί του ζωοπλαγκτού (σταυδάτινα οικοσυστήματα), τρέφονται άμεσα με παραγωγούςκαι χαρακτηρίζονται ως καταναλωτές 1ης τάξης. Τα σαρκοφάγα ζώα που τρέφονται με φυτοφάγα, όπως ολύκος, το φίδι, οι σαρδέλες, ονομάζονται καταναλωτές 2ηςτάξης. Τα σαρκοφάγα που τρέφονται με καταναλωτές 2ης Εικ. 2.8 Οι οργανισμοί εξασφαλίζουν ενέρ-τάξης, όπως ο αετός και ο βακαλάος, ανήκουν στους κατα- γεια μέσω της τροφής.ναλωτές 3ης τάξης κ.ο.κ. Εικ. 2.9 Οι καταναλωτές μπορεί να είναι ζώα φυτοφάγα ή σαρκοφάγα. Ας σκεφτούμε Ο άνθρωπος χαρακτηρίζεται ως καταναλωτής άλλοτε 1ης, άλλοτε 2ης και άλλοτε 3ης τάξης. Ποιες μπορεί να είναι οι τροφικές του προτιμήσεις σε κάθε περίπτωση; Οι αποικοδομητές είναι βακτήρια, μύ- Εικ. 2.10 Η «νεκρή» οργανικήκητες ή πρωτόζωα που τρέφονται με «νε- ύλη μπορεί να είναι τμήματακρή» οργανική ύλη την οποία μετατρέπουν φυτών (πεσμένα φύλλα, κλα-σε ανόργανη. Από όσα είδαμε μέχρι τώρα, διά, κορμοί δέντρων κτλ.) ήμπορούμε να αντιληφθούμε πόσο σημα- ζώων (τρίχες κτλ.). Μπορεί επί-ντική είναι η τροφοδότηση των οικοσυστη- σης να είναι είτε άχρηστες ου-μάτων με ενέργεια, κύρια πηγή της οποίας σίες της τροφής (περιττώμα-είναι ο Ήλιος. Η ενέργεια εισέρχεται διαμέ- τα) είτε άχρηστα προϊόντα τουσου των παραγωγών, με τη φωτοσύνθεση, μεταβολισμού των οργανι-και «διανέμεται» στους υπόλοιπους οργα- σμών (διάφορες εκκρίσεις, π.χ.νισμούς του οικοσυστήματος, μέσα από τις ιδρώτας, ούρα). Μπορεί όμωςτροφικές σχέσεις που αναπτύσσονται μετα- να είναι και ολόκληροι νεκροίξύ τους. Η πορεία αυτή χαρακτηρίζεται ως οργανισμοί.ροή ενέργειας.Τροφικές αλυσίδες, τροφικά πλέγματα,τροφικές πυραμίδεςΟι οργανισμοί ενός οικοσυστήματος, αυτό-τροφοι και ετερότροφοι, συνδέονται με τρο-φικές σχέσεις. Αν θέλαμε να απεικονίσουμετις τροφικές σχέσεις που αναπτύσσονται Εικ. 2.11 Η ροή της ενέργειας στους οργανισμούς ενός οικοσυστήμα- τος. Οι μορφές της ενέργειας που δεν αξιοποιούνται από τους οργανι- σμούς (π.χ. θερμότητα) χαρακτηρίζονται ως «ενεργειακές απώλειες».44 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 44 11/1/2013 1:10:50 μμ

στο οικοσύστημα ενός λιβαδιού πουφιλοξενεί ποώδη φυτά, λαγούς καιαλεπούδες, θα παίρναμε το διάγραμ-μα της εικόνας 2.12.Το απλό αυτό διάγραμμα που απει-κονίζει τις τροφικές σχέσεις μεταξύσυγκεκριμένων πληθυσμών ενός οι- Παραγωγός → καταναλωτής 1ης τάξης → καταναλωτής 2ης τάξης.κοσυστήματος ονομάζεται τροφικήαλυσίδα. Όμως οι τροφικές αλυσίδες δεν αποτελούν πάντα πιστή Εικ. 2.12 Παράδειγμα τροφικών σχέ-απεικόνιση της πραγματικότητας. Αυτό συμβαίνει επειδή κάθε σεων μεταξύ των οργανισμών.καταναλωτής μπορεί να τρέφεται με οργανισμούς που ανήκουνσε διαφορετικούς πληθυσμούς. Η αλεπού, για παράδειγμα, δεντρώει μόνο λαγούς. Μπορεί να τρώει και κότες. Εξαρτάται από τοτι προτιμά να τρώει, αλλά και από το τι βρίσκει την κάθε φορά.Έτσι, αν θελήσουμε να καταγράψουμε τις τροφικές σχέσεις πουπραγματικά αναπτύσσονται μεταξύόλων των πληθυσμών που ανήκουνστο ίδιο οικοσύστημα, θα δημιουρ-γήσουμε ένα πιο σύνθετο διάγραμ-μα, όπως αυτό της εικόνας 2.13, τοοποίο ονομάζεται τροφικό πλέγμα.Τα βέλη που συνδέουν τους πλη-θυσμούς μιας τροφικής αλυσίδας ήενός τροφικού πλέγματος δείχνουντην πορεία της τροφής μέσα σε έναοικοσύστημα. Για παράδειγμα, ταποώδη φυτά αποτελούν τροφή γιατους λαγούς και οι λαγοί αποτελούντροφή για τις αλεπούδες. Εφόσονόμως η ενέργεια εξασφαλίζεται απότη διάσπαση των θρεπτικών ουσι- Εικ. 2.13 Τα τροφικά πλέγματα εί- ναι πιο πολύπλοκα από τις τροφι-ών της τροφής, τα ίδια βέλη δηλώνουν ταυτόχρονα και τη ροή κές αλυσίδες, αποδίδουν όμως πιοτης ενέργειας μέσα σε ένα οικοσύστημα. πιστά την πραγματικότητα. Μας παρέχουν επίσης τη δυνατότητα να Μπορούμε να κατατάξουμε τους πληθυσμούς ενός οικοσυ- μελετήσουμε ορισμένους από τουςστήματος σε τροφικά επίπεδα. Κάθε τροφικό επίπεδο περι-λαμβάνει το σύνολο των πληθυσμών που χρησιμοποιούνταιως κύρια τροφή από τους πληθυσμούς του αμέσως επόμενου ρυθμιστικούς μηχανισμούς με τουςεπιπέδου. Για παράδειγμα, όλα τα διαφορετικά φυτά του λιβα- οποίους επιτυγχάνεται η ισορροπίαδιού κατατάσσονται σε ένα τροφικό επίπεδο και όλοι οι φυτο- μέσα σε ένα οικοσύστημα.φάγοι καταναλωτές (λαγοί, ποντίκια, σκουλήκια και σαλιγκάρια)στο αμέσως επόμενο. Όπως ήδη αναφέραμε, πηγή της ενέργει-ας είναι ο Ήλιος και πηγή των θρεπτικών ουσιών οι παραγωγοί.Μπορούμε λοιπόν να θεωρήσουμε ότι όλοι οι πληθυσμοί τωνπαραγωγών ενός οικοσυστήματος ανήκουν στο πρώτο τροφικόεπίπεδο. Στο δεύτερο τροφικό επίπεδο εντάσσονται τα φυτοφά-γα ζώα (καταναλωτές πρώτης τάξης), στο τρίτο οι καταναλωτέςδεύτερης τάξης κ.ο.κ. ΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΟΥΣ 45BIOL_G_GYMN_LAST.indd 45 11/1/2013 1:10:51 μμ

Αν μετρήσουμε τον αριθμό των ορ- Εικ. 2.14 Σε μια πυραμίδα πληθυ-γανισμών σε ένα οικοσύστημα, θα πα- σμού συνήθως παρατηρούμε μείωσηρατηρήσουμε, κατά κανόνα, ότι υπάρ- πληθυσμού από επίπεδο σε επίπεδο,χουν πολλά φυτά, λιγότερα φυτοφάγα προχωρώντας από το επίπεδο τωνζώα, ακόμη λιγότερα σαρκοφάγα κ.ο.κ. Ο παραγωγών προς τα επίπεδα τωναριθμός των οργανισμών δηλαδή μειώνε- ανώτερων καταναλωτών.ται καθώς προχωράμε από το κατώτεροτροφικό επίπεδο (πρώτο) προς τα ανώτε-ρα. Έτσι σχηματίζεται μια τροφική πυρα-μίδα αριθμού οργανισμών ή πληθυσμού. Με ανάλογο τρόπο, αν αφαιρέσουμε τονερό και μετρήσουμε την ξηρή μάζα (βι-ομάζα) των οργανισμών κάθε τροφικούεπιπέδου, μπορούμε να κατασκευάσουμεμια τροφική πυραμίδα βιομάζας. Καθώς μειώνεται ο αριθμός των οργα-νισμών και η βιομάζα, μειώνεται ανάλο-γα και το ποσό ενέργειας. Το μεγαλύτε-ρο ποσό ενέργειας περιέχεται στο πρώτοτροφικό επίπεδο (παραγωγοί) και το ποσόαυτό μειώνεται από το κατώτερο προς τα ανώτερα επίπεδα. Έτσισχηματίζεται μια τροφική πυραμίδα ενέργειας.Εικ. 2.16 Στην τροφική πυραμί-δα ενέργειας, σε κάθε τροφικόεπίπεδο «περνάει» το 10% τουαμέσως προηγούμενου. 46 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Εικ. 2.15 Αν υπολογίσουμε τη βιομάζα των οργα- νισμών κάθε τροφικού επιπέδου, σχηματίζεταιBIOL_G_GYMN_LAST.indd 46 μια τροφική πυραμίδα βιομάζας. Σε κάθε τρο- φικό επίπεδο αυτής της πυραμίδας «περνάει» το 10% του αμέσως προηγούμενου. 11/1/2013 1:10:53 μμ

Ας σκεφτούμε Πώς εξηγείται το γεγονός ότι η ενέργεια μειώνεται καθώς προχωράμε από το κατώ- τερο προς τα ανώτερα επίπεδα μιας τροφικής πυραμίδας ενέργειας; Ερωτήσεις Προβλήματα Δραστηριότητες1. Να βάλετε σε κύκλο το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση: Α. Οι καταναλωτές πρώτης τάξης τρέφονται: α. με σαρκοφάγα ζώα β. με φυτά γ. με φυτοφάγα ζώα δ. με νεκρή οργανική ύλη Β. Στο πρώτο τροφικό επίπεδο μιας πυραμίδας βιομάζας εντάσσονται: α. οι παραγωγοί β. οι καταναλωτές πρώτης τάξης γ. οι καταναλωτές δεύτερης τάξης δ. οι κορυφαίοι καταναλωτές2. Στην παρακάτω εικόνα να τοποθετήσετε σωστά τα βέλη, ώστε να σχηματιστούν οι τροφικές αλυσί- δες.BIOL_G_GYMN_LAST.indd 47 ΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΟΥΣ 47 11/1/2013 1:10:54 μμ

3. Στις τροφικές αλυσίδες που ακολουθούν να συμπληρώσετε τον οργανισμό που λείπει:α. χορτάρι .......................................... άνθρωποςβ. μαρούλι .......................................... αλεπούγ. ................ ελάφι ..................................δ. φυτοπλαγκτόν γαρίδα .......................................4. Στο παρακάτω σχήμα (1) απεικονίζεται μία τροφική πυραμίδα. Αφού την παρατηρήσετε, να σχη- ματίσετε με τους οργανισμούς (2) μία τροφική αλυσίδα, ώστε να αποδίδεται σωστά η τροφική τους σχέση. 1. 2.5. Αν συμπληρώσετε σωστά το παρακάτω σταυρόλεξο, στη χρωματιστή στήλη θα σχηματιστεί το «τρο- φικό» διάγραμμα που απεικονίζει πραγματικά τις τροφικές σχέσεις ενός οικοσυστήματος. 1 2 3 4 5 61. Είναι τα φυτά σε ένα οικοσύστημα.2. Δείχνουν ποιος τρώει ποιον σε μία τροφική αλυσίδα.3. Η ροή της απεικονίζεται σε κάθε τροφική αλυσίδα.4. Είναι απαραίτητοι για να κατασκευάσουμε ένα τροφικό πλέγμα.5. Την κατασκεύαζαν οι Φαραώ, αλλά μπορεί να είναι και τροφική.6. Αυτόν μετράμε για να κατασκευάσουμε μία πυραμίδα πληθυσμού.48 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥBIOL_G_GYMN_LAST.indd 48 11/1/2013 1:10:55 μμ

2.3 Η ανακύκλωση της ύλης σε ένα οικοσύστημαΗ είσοδος της ενέργειας σε ένα οικοσύστημα γίνεται μέσω των Εικ. 2.17. Ο κύκλος του άνθρακα.παραγωγών. Αυτοί οι οργανισμοί μετατρέπουν απλές ανόργα-νες χημικές ουσίες του άβιου περιβάλλοντος, όπως είναι το δι- ΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΣΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΟΥΣ 49οξείδιο του άνθρακα, το νερό, τα νιτρικά και φωσφορικά άλα-τα (ιόντα), τα μέταλλα κτλ., σε οργανικές ενώσεις. Για τον σκοπόαυτό αξιοποιούν την ηλιακή ενέργεια, που είναι πάντα διαθέσι-μη. Ποια είναι όμως η πηγή των ανόργανων ουσιών που χρη-σιμοποιούν οι παραγωγοί; Αν θυμηθούμε ότι με τις διαδικασί-ες της κυτταρικής αναπνοής και της αποικοδόμησης διασπώνταισύνθετες οργανικές ενώσεις καιπαράγονται απλές ανόργανεςουσίες, θα καταλάβουμε ότι ηύλη μέσα σε ένα οικοσύστημαανακυκλώνεται. Οι οργανισμοίείναι υποχρεωμένοι να χρησι-μοποιούν τα ίδια συστατικά,να τα συνδυάζουν και να συν-θέτουν με αυτά νέες ενώσεις,να τις διασπούν στα συστατικάτους και να τα ξαναχρησιμοποι-ούν διαρκώς, από την αρχικήεμφάνιση της ζωής στον πλανή-τη μέχρι σήμερα. Είναι απαραί-τητο δηλαδή να γίνεται ανακύ-κλωση της ύλης συνεχώς μέσαστα οικοσυστήματα. Ο κύκλος του άνθρακα: Οάνθρακας είναι κύριο συστατικόόλων των οργανικών ενώσεων.Όλοι οι οργανισμοί, αυτότρο-φοι και ετερότροφοι, διασπούνοργανικές ενώσεις της τροφήςμε τη διαδικασία της κυτταρι-κής αναπνοής και απελευθερώνουν ενέργεια και διοξείδιο τουάνθρακα. Οι παραγωγοί δεσμεύουν το διοξείδιο του άνθρακαμε τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης και συνθέτουν νέες οργα-νικές ενώσεις. Επίσης, διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεταιστην ατμόσφαιρα με τις καύσεις. Έτσι ολοκληρώνεται ο κύκλοςτου άνθρακα μέσα σε ένα οικοσύστημα. Ο κύκλος του αζώτου: Το άζωτο είναι ένα στοιχείο που συμ-μετέχει στη δομή των περισσότερων οργανικών μορίων που θασυναντήσουμε στους οργανισμούς (πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέακαι ορισμένα λιπίδια). Περιέχεται επίσης, σε ποσοστό περίπου80%, στον ατμοσφαιρικό αέρα. Ωστόσο, αυτή η τεράστια πο-σότητα αζώτου δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα από τουςοργανισμούς. Πρέπει πρώτα να μετατραπεί σε νιτρικά ιόντα, ταBIOL_G_GYMN_LAST.indd 49 11/1/2013 1:10:56 μμ

οποία διαλύονται στο νερό και απορροφώνται από τις ρίζες των Εικ. 2.18 Ο κύκλος του αζώτου.φυτών. Τα φυτά, στη συνέχεια, χρησιμοποιούν τα νιτρικά ιόνταγια να συνθέσουν τις αζωτούχες οργανικές ενώσεις. Η μετατρο-πή του ατμοσφαιρικού αζώτου σε νιτρικά ιόντα μπορεί να γίνειμε τους εξής τρόπους:• Με τη βοήθεια της ενέργειας των κεραυνών, μέρος του ατμο- σφαιρικού αζώτου σχηματίζει ανόργανες αζωτούχες ενώσεις που φτάνουν στο έδαφος με τη βροχή (αμμωνία, νιτρικά ιό- ντα).• Ορισμένα βακτήρια (που ονομάζονται αζωτοδεσμευτικά, όπως αυτά που συμβιώνουν στις ρίζες ψυχανθών) μετατρέπουν το ατμοσφαιρικό άζωτο σε νιτρικά ιόντα. Τα φυτά απορροφούν τα νιτρικά ιόντα και συνθέτουν τις αζω-τούχες οργανικές ενώσεις που τους είναι απαραίτητες. Στη συ-νέχεια, οι ενώσεις αυτές, μέσα από τις τροφικές σχέσεις τωνπληθυσμών του οικοσυστήματος, περνούν στους καταναλωτέςτων διάφορων τάξεων. Τέλος, καταλήγουν στο περιβάλλον ωςσυστατικά της «νεκρής» οργανικής ύλης. Οι αζωτούχες οργανι-κές ενώσεις της «νεκρής» οργανικής ύλης διασπώνται από τουςαποικοδομητές και μετατρέπονται σε ανόργανες ουσίες (αμμω-νία) και τελικά σε νιτρικά ιόντα, τα οποία θα χρησιμοποιηθούνξανά από τα φυτά. Μέρος των νιτρικών ιόντων του εδάφους με-τατρέπεται σε άζωτο από άλλα βακτήρια (τα απονιτροποιητικά)και επιστρέφει στην ατμόσφαιρα. 50 ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ’ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 11/1/2013 1:11:01 μμBIOL_G_GYMN_LAST.indd 50