Задание 21 ЕГЭ по биологии 2025: Биологические системы и их закономерности

Двадцать первое задание ЕГЭ по биологии проверяет знания о биологических системах и их закономерностях. Это задание требует анализа биологической информации, представленной в виде рисунка, схемы, графика или текста, и применения знаний для решения биологических задач.

Теория для подготовки к заданию

Биологические системы и уровни организации живой материи

Биологическая система – это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, образующих целостное единство. Живая материя организована иерархически, от простых уровней к более сложным.

Уровни организации живой материи

1. Молекулярный уровень – уровень организации, на котором изучаются биологически важные молекулы (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды) и их взаимодействия.
2. Клеточный уровень – уровень организации, на котором изучаются клетки как структурные и функциональные единицы живых организмов.
3. Тканевый уровень – уровень организации, на котором изучаются ткани как совокупности клеток и межклеточного вещества, объединенных общим происхождением, строением и функциями.
4. Органный уровень – уровень организации, на котором изучаются органы как части организма, имеющие определенное строение и выполняющие определенные функции.
5. Организменный уровень – уровень организации, на котором изучаются целостные организмы как самостоятельные единицы жизни.
6. Популяционно-видовой уровень – уровень организации, на котором изучаются популяции как совокупности особей одного вида, занимающих определенную территорию, и виды как совокупности популяций.
7. Биогеоценотический (экосистемный) уровень – уровень организации, на котором изучаются биогеоценозы (экосистемы) как совокупности популяций разных видов, взаимодействующих между собой и с абиотическими факторами среды.
8. Биосферный уровень – уровень организации, на котором изучается биосфера как глобальная экосистема, включающая все биогеоценозы Земли.

Закономерности функционирования биологических систем

Биологические системы функционируют в соответствии с определенными закономерностями, которые проявляются на всех уровнях организации живой материи.

Общие свойства биологических систем

1. Целостность – биологическая система функционирует как единое целое, и ее свойства не сводятся к сумме свойств ее элементов.
2. Иерархичность – биологические системы организованы иерархически, от простых уровней к более сложным.
3. Открытость – биологические системы обмениваются веществом, энергией и информацией с окружающей средой.
4. Саморегуляция – биологические системы способны поддерживать свое состояние в определенных пределах (гомеостаз) и восстанавливаться после нарушений.
5. Самовоспроизведение – биологические системы способны воспроизводить себе подобных.
6. Развитие – биологические системы изменяются во времени, проходя определенные стадии развития.
7. Адаптация – биологические системы способны приспосабливаться к изменяющимся условиям среды.
8. Эволюция – биологические системы изменяются в ходе исторического развития, приобретая новые свойства и утрачивая старые.

Закономерности функционирования биологических систем на разных уровнях организации

Молекулярный уровень

1. Комплементарность – принцип взаимного соответствия молекул или их частей, обеспечивающий специфичность их взаимодействия (например, комплементарность азотистых оснований в ДНК).
2. Матричный синтез – синтез биополимеров на матрице (например, синтез ДНК на матрице ДНК, синтез РНК на матрице ДНК, синтез белка на матрице мРНК).
3. Ферментативный катализ – ускорение химических реакций в живых системах с помощью ферментов.
4. Принцип обратной связи – регуляция биохимических процессов путем воздействия продуктов реакции на активность ферментов.

Клеточный уровень

1. Клеточная теория – основные положения:
   • Все живые организмы состоят из клеток.
   • Клетка – элементарная единица строения, жизнедеятельности и развития всех живых организмов.
   • Клетки всех организмов сходны по своему строению, химическому составу и основным проявлениям жизнедеятельности.
   • Новые клетки образуются путем деления исходных клеток.
2. Закономерности клеточного цикла – последовательность событий, происходящих в клетке от одного деления до другого:
   • Интерфаза – период между делениями клетки, включающий G1-фазу (пресинтетический период), S-фазу (синтетический период) и G2-фазу (постсинтетический период).
   • Митоз – процесс деления соматических клеток, обеспечивающий образование генетически идентичных дочерних клеток.
   • Мейоз – процесс деления половых клеток, обеспечивающий образование гаплоидных гамет.
3. Закономерности метаболизма – совокупность химических реакций, происходящих в клетке:
   • Анаболизм (ассимиляция) – процессы синтеза сложных веществ из более простых с затратой энергии.
   • Катаболизм (диссимиляция) – процессы расщепления сложных веществ до более простых с выделением энергии.

Организменный уровень

1. Закономерности индивидуального развития (онтогенеза):
   • Эмбриональное развитие – развитие организма от зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек.
   • Постэмбриональное развитие – развитие организма после рождения или выхода из яйцевых оболочек.
   • Прямое развитие – развитие, при котором из зиготы развивается организм, сходный с родительским.
   • Непрямое развитие (с метаморфозом) – развитие, при котором из зиготы развивается личинка, существенно отличающаяся от взрослого организма.
2. Закономерности наследственности:
   • Закон единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя) – при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по одной паре альтернативных признаков, все гибриды первого поколения единообразны и несут доминантный признак.
   • Закон расщепления (второй закон Менделя) – при скрещивании гибридов первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1 (3 части особей с доминантным признаком и 1 часть особей с рецессивным признаком).
   • Закон независимого наследования признаков (третий закон Менделя) – при скрещивании особей, отличающихся по двум и более парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях.
   • Закон сцепленного наследования признаков (закон Моргана) – гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются сцепленно, то есть преимущественно вместе.
3. Закономерности изменчивости:
   • Наследственная (генотипическая) изменчивость – изменения, затрагивающие генотип организма и передающиеся по наследству:
     • Мутационная изменчивость – изменения, возникающие в результате мутаций.
     • Комбинативная изменчивость – изменения, возникающие в результате перекомбинации генов при половом размножении.
   • Ненаследственная (модификационная) изменчивость – изменения, возникающие под влиянием факторов среды и не затрагивающие генотип:
     • Модификации – изменения фенотипа, возникающие под влиянием факторов среды.
     • Норма реакции – пределы модификационной изменчивости признака, определяемые генотипом.

Популяционно-видовой уровень

1. Закономерности популяционной генетики:
   • Закон Харди-Вайнберга – в идеальной популяции частоты генов и генотипов остаются постоянными из поколения в поколение.
   • Факторы, нарушающие генетическое равновесие в популяции: мутации, поток генов (миграции), дрейф генов, отбор, неслучайное скрещивание.
2. Закономерности видообразования:
   • Аллопатрическое (географическое) видообразование – видообразование, происходящее при пространственной изоляции популяций.
   • Симпатрическое видообразование – видообразование, происходящее без пространственной изоляции популяций.
3. Закономерности эволюции:
   • Дивергенция – расхождение признаков у родственных групп организмов в процессе эволюции.
   • Конвергенция – возникновение сходных признаков у неродственных групп организмов в результате приспособления к сходным условиям среды.
   • Параллелизм – возникновение сходных признаков у родственных групп организмов, эволюционирующих в сходных условиях среды.

Экосистемный уровень

1. Закономерности структуры и функционирования экосистем:
   • Пищевые (трофические) связи – связи между организмами, основанные на питании одних организмов другими.
   • Пищевые цепи и сети – последовательности организмов, связанных трофическими отношениями.
   • Экологические пирамиды – графические модели, отражающие соотношение различных параметров на последовательных трофических уровнях.
   • Круговорот веществ и поток энергии – процессы, обеспечивающие функционирование экосистем.
2. Закономерности динамики экосистем:
   • Сукцессии – направленные изменения экосистем, в результате которых одно сообщество сменяется другим.
   • Климаксное сообщество – устойчивое сообщество, завершающее сукцессионный ряд.

Биосферный уровень

1. Закономерности структуры и функционирования биосферы:
   • Границы биосферы – пределы распространения живых организмов на Земле.
   • Живое вещество биосферы – совокупность всех живых организмов Земли.
   • Биогеохимические циклы – круговороты химических элементов в биосфере.
2. Закономерности эволюции биосферы:
   • Возникновение и развитие жизни на Земле.
   • Влияние человека на биосферу (антропогенный фактор).
   • Ноосфера – новая стадия развития биосферы, связанная с деятельностью человека.

Методы изучения биологических систем

Для изучения биологических систем используются различные методы, которые позволяют получить информацию о их структуре, функциях и закономерностях развития.

Основные методы биологических исследований

1. Наблюдение – метод, основанный на целенаправленном восприятии объектов и явлений без вмешательства в их естественное течение.
2. Описание – метод, заключающийся в фиксации результатов наблюдения с помощью определенных систем обозначений, принятых в науке.
3. Сравнение – метод, основанный на сопоставлении объектов с целью выявления сходства и различия между ними.
4. Эксперимент – метод, основанный на активном вмешательстве в естественное течение процессов с целью выявления их закономерностей.
5. Моделирование – метод, основанный на создании и изучении моделей объектов и явлений.
6. Исторический метод – метод, основанный на изучении возникновения, формирования и развития объектов и явлений в хронологической последовательности.

Специальные методы биологических исследований

1. Микроскопия – метод, основанный на использовании микроскопа для изучения объектов, невидимых невооруженным глазом.
2. Центрифугирование – метод, основанный на разделении частиц в жидкости под действием центробежной силы.
3. Хроматография – метод, основанный на разделении смеси веществ с помощью сорбентов.
4. Электрофорез – метод, основанный на разделении заряженных частиц в электрическом поле.
5. Спектрофотометрия – метод, основанный на измерении поглощения света веществами.
6. Радиоизотопный метод – метод, основанный на использовании радиоактивных изотопов для изучения биологических процессов.
7. Метод культуры клеток и тканей – метод, основанный на выращивании клеток и тканей вне организма.
8. Генетические методы – методы, основанные на изучении наследственности и изменчивости организмов.
9. Биохимические методы – методы, основанные на изучении химического состава и превращений веществ в живых организмах.
10. Физиологические методы – методы, основанные на изучении функций живых организмов и их частей.
11. Экологические методы – методы, основанные на изучении взаимоотношений организмов между собой и с окружающей средой.

Примеры заданий

Типичные ошибки при выполнении задания

1. Невнимательное чтение условия задания. Необходимо внимательно прочитать условие задания и понять, что требуется сделать.
2. Неправильное понимание биологических терминов и понятий. Необходимо знать и понимать основные биологические термины и понятия.
3. Неумение анализировать биологическую информацию. Необходимо уметь анализировать информацию, представленную в виде рисунка, схемы, графика или текста.
4. Неумение применять знания для решения биологических задач. Необходимо уметь применять теоретические знания для решения практических задач.
5. Неполные или неточные ответы. Необходимо давать полные и точные ответы на поставленные вопросы.
6. Отсутствие логики в ответе. Необходимо излагать свои мысли логично и последовательно.
7. Использование бытовой лексики вместо научной терминологии. Необходимо использовать научную терминологию при ответе на вопросы.

Рекомендации по выполнению задания

1. Внимательно прочитайте условие задания. Определите, что требуется сделать: проанализировать рисунок, схему, график или текст, ответить на вопросы и т.д.
2. Внимательно изучите представленную информацию. Если это рисунок или схема, определите, какие структуры или процессы на них изображены. Если это график, определите, какие зависимости он отражает. Если это текст, определите, о каких биологических явлениях или процессах в нем идет речь.
3. Проанализируйте информацию. Выявите закономерности, тенденции, зависимости, которые можно установить на основе представленной информации.
4. Ответьте на поставленные вопросы. Используйте представленную информацию и свои знания по биологии для формулирования ответов.
5. Проверьте свои ответы. Убедитесь, что ваши ответы полные, точные, логичные и соответствуют поставленным вопросам.

Задание 21 ЕГЭ: ПРАКТИКА

Закрепите теорию на практике! Попробуйте решить несколько вариантов задания 21.