Наша планета Земля уникальна тем, что среди миллиардов других планет нашей галактики (не говоря уже о Солнечной системе) на ней есть жизнь. Возникновение жизни и живой природы на Земле все еще величайшая научная загадка, ученые могут лишь строить гипотезы о том, как впервые появилась жизнь. Вместе с тем изучение этой самой жизни, то есть живой природы, то чем занимается наука биология, дает нам множество полезных знаний. Как впрочем, и изучение природы неживой, а вот чем отличается живая природа от неживой, что именно относится к живой природе и по каким признакам, об этом поговорим в нашей статье.
Что относится к живой природе
Для начала дадим определение того, что такое просто природа. Так вот природа – это окружающая среда, которая образовалась и функционирует без вмешательства человека, и в ней органично соседствуют, как неживые тела, так и живые существа.
В свою очередь к живой природе относится:
- человек,
- животные,
- птицы,
- рыбы,
- насекомые,
- растения,
- микроорганизмы (бактерии, вирусы, микробы)
- грибы (порой их относят к микроорганизмам, но мы не считаем, что грибы правильно относить к ним).
Признаки
Все представители живой природы имеют ряд общих признаков, который и отличает их от объектов природы неживой. Что же это за признаки? Давайте разберем:
Все живые организмы:
- рождаются,
- дышат,
- растут и развиваются,
- реагируют на изменение окружающей среды,
- питаются,
- размножаются,
- стареют,
- умирают.
Аксиомой является то, что все живое дышит, а дыхание – основа жизни. У людей и животных для этого служат легкие, у рыб есть жабры, растения имеют специальные клетки, поглощающие углекислый газ, даже простейшие одноклеточные организмы, вроде амебы дышат при помощи цитоплазмы.
Живое не может существовать без питания, растениям необходимо вода и почвенные удобрения, животные и насекомые питаются либо травой, либо другими животными и насекомыми, ну а человек, пожалуй, обладает самым разнообразным в мире рационом питания.
Также почти все живое движется, даже растения и цветы поворачиваются в сторону Солнца. Исключением тут, пожалуй, являются лишь грибы, а ведь и они относятся к живой природе.
Многие живые организмы имеют свои комфортные условия обитания, так теплолюбивая пальма не приживется в наших умеренных широтах, зимние холода для нее будут непереносимы.
Но тут уже множество исключений, главным из которых будет сам человек, способный жить, как в тропических лесах, так и в арктической тундре.
А некоторые виды бактерий могут жить и вовсе в самых неожиданных местах, например в жерле вулканов.
Отличие от неживой природы
Выдающийся украинский ученый В. И. Вернадский в свое время дал определение, что живое вещество это множество организмов, участвующих в разных биохимических процессах, независимо от их систематической принадлежности. На протяжении своего жизненного цикла они формируют сложные химические элементы, а после смерти возвращаются в лоно природы, тем самым питая ее.
Среди отличительных признаков живой и неживой природы, можно выделит для живой следующие:
- она состоит из клеток,
- состоит из макромолекулярных органических соединений (белка, нуклеиновых кислот ДНК и РНК),
- самостоятельно размножается,
- может мутировать,
- имеет способность к физиологическому развитию, может приспосабливаться к изменению окружающей среды.
В то время как неживое:
- состоит из атомов и молекул,
- не способно развиваться физиологически,
- не способно размножатся,
- не способно к мутации.
Что относится к неживой природе
Своими функциями неживые объекты диаметрально противоположны живым, у них нет способности к рождению, размножению, питанию, дыханию, росту, также они не стареют и не умирают.
Примеры объектов неживой природы:
- Солнце,
- воздух,
- снег,
- песок,
- камни,
- ветер,
- вода,
- космические объекты (да, звезды не относятся к живой природе).
Впрочем, некоторые тела неживой природы обладают определенными функциями живых организмов. Например, те же звезды, будучи объектами неживой природы, тем не менее, рождаются, растут, стареют и наконец умирают, то есть также имеют свой жизненный цикл.
Среди свойств объектов неживой природы можно отметить следующие:
- Они всегда находятся в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком или газообразном.
- Находят в твердом состоянии они, как правило, крепкие и плотные: камни, почва, горы, песок.
- Находясь в жидком состоянии, они изменчивы, их молекулы плавают, пребывая в непрерывном движении.
Классификация живой природы
Биология делит все живые организмы на царства, типы, классы и виды. Научная отрасль биологии, которая занимается этой классификацией, называется систематикой.
Так схематически выглядит классификация всех живых организмов.
То есть на глобальном уровне есть клеточные организмы, состоящие из клеток (одной или многих) и вирусы, которые клеток не имеют.
Далее клеточные организмы в свою очередь делятся на прокариоты и эукариоты, чем же они отличаются? Прокариоты – это клетки, не имеющие ядра, такие клетки имеют бактерии, все остальные организмы за исключением бактерий состоят из клеток с ядром – эукариотов.
И на последнем уровне нашей систематики животного мира располагаются царства: вирусов, бактерий, грибов, растений, животных. Человек, который является венцом эволюции, тем не менее, согласно биологической систематике относится к царству животных.
Остановимся подробнее на некоторых царствах живой природы.
Микроорганизмы
Ученые считают, что первыми живыми существами на нашей планете были именно микроорганизмы. Все эти бактерии, микробы, простейшие одноклеточные инфузории и амебы существовали задолго до появления первых животных, рыб, птиц, насекомых, существуют они и по наш день. Фактически это самая долгоживущая форма жизни.
Также микроорганизмы являются самой распространенной формой жизни на нашей планете, их можно встретить в любой экосистеме, даже в холодных льдах Антарктиды живут свои микробы и бактерии. Живя в самых разных условиях, они обладают просто фантастической выживаемостью, так некоторых формы микроорганизмов способны жить даже в космическом вакууме.
Из-за малых размеров они невидимы для нас, чтобы их разглядеть, необходим микроскоп. Излишне говорить, что микроорганизмы могут быть как полезными, так и вредными. Вредные вирусы являются возбудителями многих болезней у человека и животных, в то время как полезные микробы наоборот способствуют исцелению, благодаря тому, что на своем микро-уровне они борются со своими вредными собратьями.
Растительный мир
Растение играют просто таки огромную роль в жизни всего сущего, ведь именно они выделяют кислород в процессе фотосинтеза. Растения – важная часть биосферы Земли, помимо этого они приносят большую пользу человеку и животным, являясь источником пищи, из растений делаются многие лекарства. И разумеется растения для людей творческий – источник вдохновения.
Животный мир
На нашей планете великое разнообразие различных животных. Причем в широком смысле к животному царству относятся птицы, рыбы, насекомые, рептилии, и разумеется млекопитающие, к которыми в свою очередь относимся, мы, люди.
В зоологии, подразделе биологии, изучающей животных, есть обширная система классификации «братьев наших меньших». Так их могут разделять по:
- местам обитания,
- методам выживания,
- способам питания.
Животный мир планеты.
Жизненный цикл
В отличие от объектов неживой природы все живые существа имеют определенные биоритмы, определяющие их развитие.
Жизненный цикл протекает приблизительно одинаково:
- Рождение, рост и развитие: из маленькой косточки вырастает большое дерево, а беспомощный маленький ребенок с годами превращается во взрослого самодостаточного человека.
- Размножение: все живое стремится оставить потомство (ну или почти все).
- Смерть – увы она неизбежна для всех живых организмов. Биологически смерть – это остановка всех жизненных функций организма, он перестает дышать, двигаться, есть, пить, чувствовать. В конце концов, после смерти происходит разложение организма на химические элементы, которые становятся удобрением для почвы. Так живая природа переходит в неживую.
Так схематически выглядит круговорот веществ в природе.
Связь живой и неживой природы
Объекты неживой природы все-таки появились раньше, поэтому они имеют первичное значение для возникновения жизни. Ведь не будь Солнца, воздуха, воды, твердой поверхности, без всего этого возникновение жизни на нашей планете было бы попросту невозможным. А значит, все виды природы, как живой, так и неживой тесно взаимосвязаны.
В принципе мы уже пересчитали 4 основных элемента, без которых была бы невозможной жизнь, это:
- Солнце, без его тепла не было бы подходящей температуры для зарождения жизни. Стоит заметить, что наша Земля находится на идеальном расстоянии от Солнца, ведь будь она ближе или дальше, то здесь было бы слишком тепло, или наоборот слишком холодно.
- Воздух, как мы писали выше – дыхание – основа жизни, и без воздуха и атмосферы оно было бы невозможным.
- Вода – также необходима для существования жизни, без нее не обойтись ни людям, ни животным, ни растениям. Более того, многие биологи считают, что зарождение жизни произошло именно в воде.
- Почва – она является главной средой для произрастания растений, которые в свою очередь необходимы для выделения кислорода, чтобы обеспечить все живое воздухом.
В свою очередь, живые существа оказывают существенное влияние на неживую природу. К примеру, жители водоемов, рек и морей способствуют поддержанию химического склада воды. После смерти гниющие растения и животные питают почву необходимыми элементами.
Как видите, в природе все взаимосвязано и каждый ее элемент является важной и незаменимой частью этой сложной системы. Важно, чтобы это понимали люди, в последнее время нарушающие природный баланс, загрязняя воздух и водоемы, вырубая леса, а потом удивляясь закономерным наводнениям.
Если человек будет жить в гармонии с природой, она отблагодарит его чистым воздухом, натуральными продуктами и крепким здоровьем.
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.
Свобода, ведущая электроны. Как ученые ищут разум в (не)живой материи
В прошлом году один из номеров журнала New Scientist вышел с заголовком «Наделена ли Вселенная сознанием?» на обложке.
Автор соответствующей статьи, Майкл Брукс, приводит слова немецкого математика и физика Йоханнеса Кляйнера из Мюнхенского центра математической философии — о том, что если мы хотим выработать математически точное определение сознания, нам, возможно, придется признать, что Вселенная разумна.
«Это может стать началом революции в науке», — сказал Кляйнер, ссылаясь на исследования, которые он проводит вместе со своими коллегами.
Кляйнер и его коллеги взяли за основу теорию интегрированной информации (ТИИ), одну из ведущих теорий сознания на данный момент. Как отмечает Кляйнер, ТИИ стоит на позициях панпсихизма, так как вся интегрированная информация содержит как минимум один бит сознания.
Панпсихизм, то есть представление о том, что одушевлена вся природа, а не только человек, можно рассматривать как продолжение теории Коперника.
Как Земля не является центром Вселенной, так и человек не является ни вершиной творения, ни конечной точкой эволюции.
С чего мы взяли, что лишь существа, наделенные мозгом, являются носителями сознания? Панпсихизм как решение проблемы тела-ума существует уже несколько тысяч лет. Дэвид Скрбина «Панпсихизм на Западе» (2007) описывает историю этой интеллектуальной традиции.
Есть множество разновидностей панпсихизма. Лично мне больше всего по душе так называемый конститутивный панпсихизм.
Согласно этой гипотезе, всей материи присуще сознание, а сознание всегда связано с материей.
Современные сторонники панпсихизма Альфред Норт Уайтхед, Дэвид Рэй Гриффин и Гален Стросон утверждают, что вся материя обладает способностью чувствовать — хоть в большинстве случаев и крайне ограниченной.
Сторонники панпсихизма не проводят различия между одушевленной и неодушевленной природой. В 1974 философ Томас Нагель задался вопросом: каково это — быть летучей мышью, использовать эхолокацию и летать? Мы не можем знать наверняка, но на основе наблюдений за поведением летучих мышей и генетического родства между людьми и другими млекопитающими мы можем сделать вывод, что летучие мыши имеют развитый ум.
Наблюдая менее сложные формы поведения, мы также приходим к выводу, что все виды материи в той или иной степени наделены разумом. В том числе и электрон.
В отличии от одушевленной, неодушевленная материя не эволюционирует, но она все же действует и реагирует на силы. Электроны двигаются по-разному в разных условиях. Глядя на их поведение, некоторые физики высказали предположение, что электроны могут обладать некой формой сознания.
Например, известный американский физик Фримен Дайсон в 1979 году в своей книге «Потревожить Вселенную» писал, что «человеческое сознание отличается количественно, а не качественно от происходящего в электроне процесса выбора между квантовыми состояниями, который мы называем случайностью».
Квантовую случайность правильнее было бы обозначать как квантовый выбор.
Другой известный американский физик Дэвид Бом высказал схожее мнение: «Способность формы быть активной — характерная черта разума. Электроны ей обладают».
Многие биологи и философы признают, что нет четкой границы между одушевленным и неодушевленным.
Придерживался этого взгляда и выдающийся британский биолог Джон Бердон Сандерсон Холдейн: «Мы не находим очевидных признаков жизни или разума в так называемой неодушевленной материи.
Но если наука верна, то мы в итоге обнаружим их, по крайней мере в рудиментарном виде, повсюду во Вселенной».
Датский физик Нильс Бор говорил, что «наше определение живого — это всего лишь вопрос удобства. Если бы вместо разграничения на живые организмы и неодушевленные тела мы расширили понятие жизни на все в природе, разделение физики и биологии потеряло бы смысл».
Недавно астробиолог Брюс Жакоски, который занимался в НАСА поиском внеземной жизни, сказал: «Был ли такой момент в истории Земли, когда отсутствие жизни сменилось наличием жизни? Скорее всего, нет».
Физик-теоретик Сабина Хоссенфельдер, автор книги «Затерянные в математике» (2018), придерживается противоположного мнения: «Чтобы частица могла считаться разумной, она как минимум должна иметь способность меняться, — написала она в посте, озаглавленном „Электроны не мыслят“. — Нельзя быть наделенным разумом и иметь лишь одну мысль. Если бы электроны могли мыслить, мы бы давно заметили это при столкновении частиц: количество частиц менялось бы».
Однако «меняться» можно по-разному, в том числе занимая разное положение в пространстве.
Вышеприведенной цитатой Дайсон хотел сказать, что вероятностные результаты квантовых опытов (например, двухщелевого опыта) стоит считать следствием не случайности (что является лишь другим способом сказать «мы не знаем»), а многочисленных рудиментарных выборов каждого электрона в каждый отдельный момент.
Уайтхедовский вариант панпсихизма, который до сих пор остается наиболее разработанным, коренным образом переоценивает природу материи. По мнению Уайтхеда, все сущее, в том числе электроны, атомы и молекулы, хотя бы в минимальной степени наделено сознанием. На первый взгляд этот подход кажется странным, но при ближайшем рассмотрении он оказывается вполне разумным.
Вместо того, чтобы рассматривать частицы как постоянные образования, перемещающиеся в сосуде пространства-времени, Уайтхед считает их последовательными итерациями единого электрона, которые очень схожи друг с другом, но не идентичны.
Каждая итерация немного отличается от предыдущей. Не существует статичных и неизменных электронов. Степень отличия каждой последующей итерации — это и есть проявление выбора и разума. Эта йота выбора приводит в процессе эволюции к сложному уму и способности выбирать, присущей людям и другим млекопитающим.
Будучи философом математики, Уайтхед в подробностях описывает процесс «конкресценции», то есть осцилляторной природы электронов, в своем сборнике «Наука и современный мир».
Многие современные мыслители в той или иной степени принимают панпсихизм Уайтхеда.
В их числе был и Дэвид Бом, который черпал из трудов Уайтхеда вдохновение для своей главной книги о современной физике и природе реальности — «Целостность и скрытый порядок».
В моих собственных исследованиях я пытаюсь понять, как преобразовать эти философские рассуждения о природе разума в эксперименты. Некоторые предварительные идеи изложены здесь. Такие эксперименты переводят дискуссии о панпсихизме из плоскости философии в плоскость науки.
Основные отличия живых организмов от тел неживой природы
Билет № 2
1. Признаки живых организмов. Основные отличия живых организмов от тел неживой природы
Признаки живых организмов:
- Живые организмы, изучаемые биологией, содержат биополимеры: белки и нуклеиновые кислоты, определяющие их характерные свойства.
- Большинство организмов имеет клеточное строение (кроме вирусов).
- Обмен веществом и энергией с окружающей средой: живые существа питаются, на этом основан пластический и энергетический обмен,
поддерживают постоянство внутренней среды — гомеостаз и выделяют продукты жизнедеятельности в окружающую среду. - Способность к размножению: воспроизведение потомства, наследующего признаки родителей.
Совокупность этих признаков отличает живые организмы от тел неживой природы. Важнейшим отличием является способность обрабатывать информацию, получаемую из окружающей среды, и осуществлять ответную реакцию на внешнее раздражение.
Также отмечают сложность организации, способность эволюционировать, приспособленность к среде обитания.
Нетрудно видеть, что многие живые организмы обладают не всеми названными свойствами (например, споры бактерий в замороженном состоянии). В то же время в неживой природе существуют системы, обладающие многими из названных признаков (например насыщенные растворы, космические тела, созданная человеком вычислительная техника и автоматизированные системы).
Существует точка зрения (витализм и др.), что основополагающим и принципиальным отличием живого от неживого является наличие особой субстанции (души), покидающей физическое тело после смерти. Данная точка зрения не пользуется популярностью среди биологов, несмотря на безуспешность многочисленных попыток получения живого существа из неживой материи.
2. Экологические (биотические) факторы, их влияние на организм. Приведите примеры конкурентных отношений в природе и раскройте их значение. Как человек использует знания о конкуренции в практической деятельности?
К биотическим факторам относят влияние на организм окружающих живых существ. В зависимости от того, положительно или отрицательно данные взаимодействия сказываются на состоянии организмов, выделяют:
- Нейтрализм — организмы не оказывают заметного влияния друг на друга (взаимодействие минимально)
- Симбиоз — организмы испытывают положительное влияние, часто взаимное: примером симбиотических связей считают лишайники (гриб и водоросль), микоризу шляпочных грибов и деревьев, опыление клевера шмелём. К симбиозу зачастую относят нахлебничество (мелкие насекомоядные птицы подбирают насекомых, падающих вниз при работе дятла), квартирантство (птицы селятся в дуплах, выдолбленных дятлом), кооперацию — необязательные взаимовыгодные связи (опыление цветков неспециализированными опылителями).
Ястреб-тетеревятник
- Хищничество (как правило, умерщвление активной добычи) и паразитизм — кратковременное или длительное питание (или местожительство — гнездовой паразитизм кукушки) за счет другого
организма, не сопровождающееся немедленной гибелью жертвы — один организм испытывает положительное влияние, другой отрицательное. - Конкуренция — оба организма испытывают отрицательное воздействие. Конкурентные взаимодействия возникают у видов, испытывающих сходные потребности, например, между деревьями в лесу возникает «борьба» за доступ к свету. Если потребности очень близки, один вид может полностью вытеснить другой (ель вытесняет светолюбивую сосну).
Конкуренция как существенный фактор в борьбе за существование способствует различной специализации (эволюционному расхождению потребностей), что повышает видовое разнообразие и устойчивость экосистем.
В практической деятельности человека важно учитывать нежелательную конкуренцию: не допускать засорения полей сорняками, прудов для рыборазведения сорными малоценными породами рыб. Особая осторожность требуется при заселении экосистем новыми видами, которые могут вытеснить ценные местные виды.
Обсудить тему симбиоза можно здесь: Взаимное влияние видов в природе
Пример цепи питания:
Сосна → гусеница непарного шелкопряда → кукушка → ястреб → бактерииСтрелками показано направление передачи биомассы и энергии.
Цепи питания в экосистеме связаны друг с другом, образуя трофическую сеть:
| Береза → тля → рыжий лесной муравей → бурый медведь → падальные мухи ↓ ↑ ↓ Сосна → гусеница непарного шелкопряда → кукушка → ястреб → бактерии, грибы ↑ ↑ ↑ Опавшие листья березы → дождевой червь → землеройка → жук-могильщик |
3. Объясните, почему поджелудочную железу относят к железам смешанной секреции. Как в крови поддерживается постоянное количество глюкозы? Какие меры необходимо соблюдать, чтобы не заболеть сахарным диабетом?
Поджелудочная железа относится к железам смешанной секреции. Она вырабатывает пищеварительный сок, содержащий ферменты и поступающий через проток в двенадцатиперстную кишку (внешняя секреция).
В то же время поджелудочная железа синтезирует важнейший гормон — инсулин, выделяемый в кровь (внутренняя секреция).
При повышении содержания глюкозы в крови, вырабатываемый инсулин способствует усиленному потреблению глюкозы и превращению её в гликоген, запасное вещество. После чего излишки инсулина достаточно быстро разрушаются.
При недостатке инсулина развивается заболевание — сахарный диабет. Больным, страдающим сахарным диабетом, вводят в кровь препараты инсулина.
Чтобы не заболеть сахарным диабетом, нужно вести подвижный образ жизни, не злоупотреблять углеводами, избегать нервных перегрузок. Профилактике сахарного диабета способствует включение в рацион злака под названием полба и некоторые другие продукты.
автор: Владимир Соколов
Определение жизни. Основные свойства живых организмов
Вопросы о происхождении жизни, закономерностях исторического развития в различные геологические эпохи всегда интересовали человечество. Понятие жизнь охватывает совокупность всех живых организмов на Земле и условия их существования.
Сущность жизни заключается в том, что живые организмы оставляют после себя потомство. Наследственная информация передается из поколения в поколение, организмы саморегулируются и восстанавливаются при воспроизводстве потомства. Жизнь — это особая качественная, наивысшая форма материи, способная, оставляя потомство, к самовоспроизведению.
Понятию жизнь в разных исторических периодах давались различные определения. Первое научно правильное определение дал Ф. Энгельс: “Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел”.
При прекращении процесса обмена веществ между живыми организмами и окружающей средой белки распадаются, и жизнь исчезает. Опираясь на современные достижения биологической науки, русский ученый М. В.
Волькенштейн дал новое определение понятию жизнь: “Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот”.
Это определение не отрицает наличие жизни и на других планетах космического пространства. Жизнь называется открытой системой, на что указывает непрерывный процесс обмена веществ и энергии с окружающей средой.
- На основании последних научных достижений современной биологической науки дано следующее определение жизни: “Жизнь — это открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы совокупностей живых организмов, построенные из сложных биологических полимеров — белков и нуклеиновых кислот”.
- Основой всего живого считаются нуклеиновые кислоты и белки, так как они функционируют в клетке, образовывают сложные соединения, которые входят в структуру всех живых организмов.
- Основные свойства живых организмов
Живые организмы отличаются от неживой природы присущими им свойствами. К характерным свойствам живых организмов относятся: единство химического состава, обмен веществ и энергии, сходство уровней организации. Для живых организмов характерны также размножение, наследственность, изменчивость, рост и развитие, раздражимость, дискретность, саморегуляция, ритмичность и др.
Единство химического состава живых организмов. В состав живых организмов входят более 70 химических элементов, встречающихся в природе. Однако соотношение различных химических элементов в живой и неживой природе неодинаково. Например, состав неживой природы наряду с кислородом представлен также кремнием, железом, магнием, алюминием и т. д.
В живых организмах 98% их химического состава приходится на четыре элемента—углерод, кислород, азот, водород. Эти элементы участвуют в образовании сложных органических молекул живых организмов. В неживой природе эти элементы встречаются в другом качестве.
В основном органические соединения, встречающиеся в неживой природе, — продукты жизнедеятельности живых организмов.
Органические молекулы, входящие в состав живых организмов, имеют свои характерные особенности и выполняют определенную функцию.
К первой, основной группе органических соединений в живых организмах относятся нуклеиновые кислоты — ДНК, РНК. Эти соединения передаются по наследству с помощью явлений наследственности и изменчивости и позволяют сохранять непрерывность жизни живых организмов.
Ко второй группе органических соединений в составе живых организмов относятся белки. Белки входят в состав некоторых органоидов клетки, а также выполняют функцию биологического катализатора.
К третьей группе органических соединений относятся углеводы и жиры. Они обеспечивают организм необходимой энергией и участвуют в образовании структуры биологической мембраны и клеточной оболочки.
Обмен веществ и энергии живых организмов (метаболизм). Метаболизм в переводе с греческогоmetabole означает “перемена, обмен”. Между окружающей средой и живыми организмами постоянно происходит обмен веществ и энергии.
В процессе обмена веществ живые организмы, поглощая необходимые питательные вещества, выделяют продукты распада процессов жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществ.
При этом они просто переносятся с одного места на другое или переходят из одного состояния в другое. Например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед и т. д.
Обменный процесс у живых организмов качественно отличается от процессов обмена веществ в неживой природе.
Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества, превращая их в необходимые для жизнедеятельности вещества, и из них строят свое тело и сохраняют свою жизнь.
Этот процесс называется анаболизмом (пластическим обменом, или ассимиляцией). В переводе с греческогоanabole означает “подъем”.
Второй этап обмена веществ — катаболизм (энергический объем, или диссимиляция). С греческогоkatabole означает “разрушение, распад”. В процессе катаболизма сложные органические соединения распадаются на простые, и выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности этого организма. Обмен веществ и энергии обеспечивает постоянство внутренней среды живого организма.
Единый уровень организации живых организмов. Структурное и функциональное единство всех живых организмов составляет клетка. Вспомните строение и функции органоидов клетки.
Размножение живых организмов. При размножении живые организмы оставляют потомство, т. с. воспроизводят себе подобных.
Через молекулы ДНК передаются характерные признаки данного организма следующему поколению. Из одной молекулы ДНК при ее удвоении образуются две молекулы, полностью повторяющие исходную. Размножение живых организмов тесно связано с явлением наследственности.
Наследственность живых организмов. С помощью наследственности живые организмы передают свои признаки, свойства и особенности из поколения в поколение. Признаки живых организмов определяются через особенности их строения различных уровней организации.
Свойства организмов определяются благодаря функциям каждого структурного соединения. Наследственность осуществляется на основе передачи генетического кода, заложенного в специальных веществах (генетический аппарат).
Генетический код связан с последовательностью расположения нуклеотидов аминокислот в молекуле ДНК.
Изменчивость живых организмов. Свойство изменчивости живых организмов тесно связано с наследственностью. При изменчивости меняются наследственные задатки — гены, основа наследственности.
Если бы наследственность не менялась, то живые организмы не смогли бы приспосабливаться к меняющимся условиям окружающей среды. У организмов появляются новые признаки и свойства структуры генов. Изменчивость создает материал для естественного отбора, т. е.
организм приспосабливается к конкретным условиям окружающей среды, что приводит к появлению новых видов.
Рост и развитие живых организмов. Одними из свойств, характерных для всех живых организмов, являются рост и развитие. В процессе роста организма происходит увеличение массы отдельных органов за счет роста числа клеток, и молодые особи постепенно становятся взрослыми.
Под развитием понимают необратимое направленное, закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникают новые свойства, изменяются состав, структура живых организмов и поживой природы. Индивидуальное развитие живых организмов называется онтогенезом, а историческое их развитие — филогенезом.
На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов.
Развитие живых организмов сопровождается ростом. Филогенетическое развитие живых организмов — это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и усложнением жизни.
Раздражимость живых организмов. Любой живой организм тесно связан с окружающей средой и другими организмами. Живые организмы по-разному реагируют на раздражение окружающей среды.
Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется посредством нервной системы и называется рефлексом.
Таксисами, или тропизмами принято называть реакции но имеющих нервной системы организмов (одноклеточные простейшие животные и растения}; выражающиеся в изменении характер;! движения или роста. Например, движение растений в направлении к свету называют фототаксисом.
Дискретность живых организмов. Слово дискретность произошло от латинскогоdiscretum, что означает “прерывистый”. Все живые организмы на Земле встречаются в виде обособленных дискретных форм. Обособленное строение любого организма отчетливо видно по его уровневой структурной картине.
Например, клетки, образующие организм, состоят из отдельных органоидов, ткани многоклеточных организмов — из отдельных клеток, популяции — из отдельных особей. Дискретность живых организмов особенно заметно проявляется в зависимости от уровня их организации. Например, органы растений и животных отличаются друг от друга строением и функцией различных тканей.
Свойство дискретности живых организмов отчетливо наблюдается в уровнях организации жизни.
Саморегуляция живых организмов. Живые организмы, обитающие в меняющихся условиях среды, поддерживают постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов. У животных поддерживается устойчивое равновесие внутренней среды организма (гомеостаз). Этот процесс регулируется нервной, эндокринной и другими системами.
Ритмичность живых организмов. Периодические изменения в окружающей среде оказывают значительное влияние на жизнедеятельность живых организмов и соответственно на их ритмичность.
Такие ритмичные изменения происходят с различными периодами колебаний: секундные, минутные, часовые, суточные, сезонные, годовые и т. д.
Например, суточные колебания сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы спячки, миграции у некоторых животных.
• Жизнь. Метаболизм. Анаболизм. Катаболизм. Онтогенез. Филогенез. Рефлекс. Таксис. Тропизм. Дискретность. Гомеостаз.
- В состав живых организмов в основном входят углерод, кислород, азот и водород.
- В обмене веществ и энергии живых организмов (метаболизм) различают два этапа — анаболизм (пластический) и катаболизм (энергетический).
- Свойство наследственности при размножении литых организмов проявляется в определенном расположении нуклеотидон аминокислот в молекуле ДНК.
- Для каждого организма характерно индивидуалы юе развитие — онтогенез, а для крупных систематических групп (типа, класса, отряда, семейства) — историческое развитие (филогенез).
- Дискретность организмов означает, что структурные уровни любых живых организмов состоят из отдельных частей.
- Какие изменения происходят в живых организмах при обмене веществ?
- Как вы понимаете понятие наследственность?
- Какова роль размножения организмов?
- Какие основные соединения имеются в составе живых организмов?
- Какова роль изменчивости для живых организмов?
- Что вы понимаете под дискретностью живых организмов?
- Назовите основные свойства живых организмов.
- Дайте характеристику свойства раздражимости организмов. Объясните на примерах.
- Как осуществляется связь между отдельными свойствами живых организмов?
Составьте таблицу, показывающую основные свойства живых организмов и их особенности.
Свойства живых систем | Студент-Сервис
Всем уровням организации живой материи присущи черты, отличающие ее от неживой материи. Рассмотрим общие, характерные для всего живого свойства и их отличия от сходных процессов, протекающих в неживой природе.
Особенности химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живой и неживой природе неодинаково.
Элементарный состав неживой природы, наряду с кислородом, представлен в основном кремнием, железом, магнием, алюминием и т. д. В живых организмах 98% их массы приходится на четыре элемента: водород, кислород, углерод и азот.
Обмен веществ. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощают из нее вещества, необходимые для питания, и выделяют наружу продукты жизнедеятельности.
Отметим, что в неживой природе также существует обмен веществами. Однако при небиологическом круговороте веществ они просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние (например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед, растворение или кристаллизация минеральных соединений).
В отличие от обменных процессов, происходящих в неживой природе, у живых организмов они имеют качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада.
Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества. Вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды усваиваются веществами живого организма, и из них строится его тело. Эти процессы называют ассимиляцией, пластическим обменом, или анаболизмом.
Приведем несколько примеров. Растения из двуокиси углерода и воды строят углеводы — крахмал и целлюлозу, которые используются как запасные питательные вещества и строительный материал.
- Белок куриного яйца в организме человека претерпевает целый ряд сложных превращений, прежде чем преобразуется в белки, свойственные нашему организму, — гемоглобин, кератин и др.
- Другая сторона обмена веществ — процессы диссимиляции (катаболизм), в результате которых сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакции биосинтеза.
- Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма и, как следствие, постоянство функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
Самовоспроизведение (репродукция). Способность к размножению, т. е. воспроизведению нового поколения особей того же вида, — одно из основных свойств живых организмов. Потомство в основных своих чертах обычно похоже на родителей. Из семян одуванчика вырастает одуванчик.
Деление одноклеточного организма — амебы — приводит к образованию двух амеб, полностью схожих с материнской клеткой. Таким образом, размножение — это свойство организмов воспроизводить себе подобных.
Что лежит в основе процесса самовоспроизведения? Обратим внимание на то, что этот процесс осуществляется практически на всех уровнях организации живой материи.
Благодаря репродукции не только целые организмы, но и клетки, органеллы клеток (митохондрии, пластиды и др.) после деления сходны со своими предшественниками. Из одной молекулы ДНК при ее удвоении образуются две дочерние молекулы, полностью повторяющие исходную.
В основе самовоспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т. е. образования новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК. Следовательно, самовоспроизведение — одно из основных свойств живого, тесно связанное с явлением наследственности.
Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена стабильностью, т. е. постоянством строения молекул ДНК.
Изменчивость. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней, так как при этом изменяются наследственные факторы — гены, определяющие развитие тех или иных признаков.
Если бы репродукция матриц — молекул ДНК — всегда происходила с абсолютной точностью, то при размножении организмов осуществлялась бы преемственность только существовавших прежде признаков, и приспособление видов к меняющимся условиям среды оказалось бы невозможным.
Следовательно, изменчивость — это способность организмов приобретать новые признаки и свойства. В основе ее лежит изменение биологических матриц.
Изменчивость создает разнообразный исходный материал для естественного отбора, т. е. отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования в природных условиях, что в свою очередь приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
Рост и развитие. Способность к развитию — всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы.
В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, вследствие чего изменяется его состав или структура. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом.
Онтогенез постепенно и последовательно проявляет индивидуальные свойства организмов. Независимо от способа размножения все особи, образующиеся из одной зиготы или споры, почки или клетки, получают по наследству только генетическую информацию, т. е. возможность проявить те или иные признаки.
В процессе развития возникает специфическая структурная организация индивида. Развитие сопровождается ростом — увеличением его массы. Оно обусловлено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток, самих клеток.
Эволюция — это необратимое и направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением форм жизни. Результатом эволюции является все многообразие живых организмов на Земле.
Раздражимость. Любой организм неразрывно связан с окружающей средой: он извлекает из нее питательные вещества, подвергается воздействию неблагоприятных факторов среды, вступает во взаимодействие с другими организмами и т. д.
В процессе эволюции у живых организмов выработалось и закрепилось свойство избирательно реагировать на изменение внешней и внутренней среды. Это свойство носит название раздражимости. Всякое изменение условий окружающей организм среды представляет собой по отношению к нему раздражение, а его реакция на внешние раздражители служит показателем его чувствительности и проявления раздражимости.
Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется через посредство нервной системы и называется рефлексом. Их реакции, выражающиеся в изменении характера движения или роста, принято называть таксисами или тропизмами, прибавляя для их обозначения название раздражителя.
Например, фототаксис — движение по отношению к источнику света, хемотаксис — перемещение организма по отношению к концентрации химических веществ. Таксис может быть положительным или отрицательным в зависимости от того, действует раздражитель на организм привлекающим или отталкивающим образом.
Под тропизом понимают определенный характер роста, который свойствен растениям. Так, гелиотропизм означает рост наземных частей растений (стебля, листьев) по направлению к Солнцу, а геотропизм — рост подземных частей (корней) в направлении к центру Земли.
Дискретность. Само слово “дискретность” произошло от лат. discretus, что означает “прерывистый”, “разделенный”. Дискретность — всеобщее свойство материи. Так, из курса физики и общей химии известно, что каждый атом состоит из элементарных частиц, а молекулы формируются из атомов. Из простых молекул образуются более сложные соединения или кристаллы и т. д.
Жизнь на Земле также проявляется в виде дискретных форм. Это означает, что отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, т. е. обособленных или отграниченных в пространстве, но, тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство.
Например, любой вид организмов представлен отдельными особями. В теле высокоорганизованной особи можно выделить пространственно отграниченные органы, которые, в свою очередь, состоят из отдельных клеток.
Энергетический аппарат клетки представлен отдельными митохондриями, аппарат синтеза белка — рибосомами, и т. д., вплоть до макромолекул, каждая из которых может выполнять свою функцию, лишь будучи пространственно изолированной от других.
Дискретность строения организма — основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность его постоянного самообновления путем замены “износившихся” структурных элементов (молекул, органоидов клетки, целых клеток) с сохранением выполняемой функции.
Дискретность вида представляет собой возможность его эволюции путем гибели или устранения от размножения неприспособленных особей и сохранения индивидов с полезными для выживания признаками.
Саморегуляция (авторегуляция). Это способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов.
Так, недостаток поступления каких-либо питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает запасание этих веществ. Подобные реакции осуществляются разными путями благодаря деятельности регуляторных систем — нервной и эндокринной.
Сигналом для включения той или иной системы регуляции может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.
Например, понижение концентрации АТФ (аденозинтрифосфата) – универсального аккумулятора (накопителя) и переносчика энергии в клетке — служит сигналом, запускающим процесс его синтеза.
Наоборот, восполнение запасов АТФ прекращает интенсивный синтез этого вещества.
Повышение концентрации глюкозы в крови приводит к усилению выработки гормона поджелудочной железы — инсулина, уменьшающего содержание сахара в крови. Снижение уровня глюкозы в крови угнетает выделение гормона в кровяное русло.
Уменьшение числа клеток в ткани (в результате травмы) вызывает усиленное размножение оставшихся клеток; восстановление нормального количества клеток дает сигнал о прекращении интенсивного клеточного деления.
Ритмичность. Это свойство присуще как живой, так и неживой природе. Обусловлено оно различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца, сменой времен года, фаз Луны и т. д.
Для неживой природы характерны, например, изменения освещенности и температуры в течение года и суток, приливы и отливы в морях и океанах, перемещение воздушных масс и т. д.
Повсюду в живой и неживой природе распространены колебательные процессы.
Океанские приливы и отливы, смена дня и ночи, фаз Луны, чередование времен года, периодическое увеличение солнечной активности, цикличность геологических процессов, в том числе периодическая смена суши морем и моря сушей, — все это разные формы колебательных процессов.
Периодические изменения в окружающей среде оказывают глубокое влияние на живую природу и на собственные ритмы живых организмов. Ритм — это повторение одного и того же события или воспроизведение одного и того же состояния через равные промежутки времени.
В биологии под ритмичностью понимают изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами (от нескольких секунд до лет и столетий). Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих и многие другие.
Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, т. е. на приспособление к меняющимся условиям существования.
Энергозависимость. Живые тела представляют собой “открытые” для поступления энергии системы. Это понятие заимствовано из физики. Под “открытыми” системами понимают системы, в которых непрерывно происходят поглощение и удаление веществ, а также обмен энергией с окружающей средой.
Живые организмы существуют до тех пор, пока к ним поступают энергия и материя в виде пищи из окружающей среды. Следует отметить, что живые организмы, в отличие от объектов неживой природы, отграничены от окружающей среды оболочками (наружная клеточная мембрана у одноклеточных, покровная ткань у многоклеточных).
Эти оболочки выполняют защитную функцию, обеспечивают постоянство внутренней среды, затрудняют обмен веществом между органами и внешней средой, поддерживают пространственное единство биологических систем.
Таким образом, живые организмы резко отличаются от объектов физики и химии — неживых систем — своей исключительной сложностью и высокой структурной функциональной упорядоченностью. Эти отличия придают жизни качественно новые свойства. Живое представляет собой особую ступень развития материи.
На самом деле очень трудно дать строгое определение понятия “жизнь”. Одно из определений с материалистических позиций более 100 лет назад дал Ф. Энгельс в произведении “Диалектика природы”: “Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел”.
В это определение вошли два важных положения:
- жизнь тесно связана с белковыми телами;
- непременное условие жизни — постоянный обмен веществ, с прекращением которого прекращается и жизнь.
Достижения биологии нашего времени позволили вскрыть новые черты, характерные для живых организмов, и на этом основании дать более подробное определение понятия “жизнь”. Современные ученые определяют это понятие так: живые тела представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот.
Загрузка...
