Живой организм - это главный предмет, который изучает такая наука, как биология. Он представляет собой состоящую из клеток, органов и тканей. Живой организм - это тот, который обладает целым рядом характерных признаков. Он дышит и питается, шевелится или движется, а также имеет потомство.
Наука о живой природе
Термин «биология» был введен Ж.Б. Ламарком - французским натуралистом - в 1802 г. Примерно в то же время и независимо от него такое название науке о живом мире дал немецкий ботаник Г.Р. Тревиранус.
Многочисленные разделы биологии рассматривают многообразие не только существующих в настоящее время, но и уже вымерших организмов. Они изучают их происхождение и эволюционные процессы, строение и функционирование, а также индивидуальное развитие и связи с окружающей средой и друг с другом.
Разделы биологии рассматривают частные и общие закономерности, которые присущи всему живому во всех свойствах и проявлениях. Это касается и размножения, и обмена веществ, и наследственности, и развития, и роста.
Начало исторического этапа
Первые живые организмы на нашей планете по своему строению значительно отличались от существующих в настоящее время. Они были несравненно проще. На протяжении всего этапа формирования жизни на Земле происходил Он способствовал улучшению строения живых существ, что позволяло им приспосабливаться к условиям окружающего мира.
На первоначальном этапе живые организмы в природе питались только органическими компонентами, возникшими из первичных углеводов. На зарей своей истории и животные, и растения представляли собой мельчайшие одноклеточные существа. Они были похожи на нынешних амеб, сине-зеленых водорослей и бактерий. В ходе эволюции стали появляться многоклеточные организмы, которые были намного разнообразнее и сложнее своих предшественников.
Химический состав
Живой организм - это тот, который образован молекулами неорганических и органических веществ.
К первым из этих компонентов относится вода, а также минеральные соли. находящиеся в клетках живых организмов, представляют собой жиры и белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, АТФ и многие другие элементы. Стоит заметить тот факт, что живые организмы в своем составе содержат те же компоненты, которые имеются и у объектов Главное отличие состоит в соотношении данных элементов. Живые организмы - это те, девяносто восемь процентов состава которых приходится на водород, кислород, углерод и азот.
Классификация
Органический мир нашей планеты насчитывает на сегодняшний день практически полтора миллиона разнообразных видов животных, полмиллиона видов растений, а также десять миллионов микроорганизмов. Такое многообразие невозможно изучить без подробной его систематизации. Классификация живых организмов впервые была разработана шведским натуралистом Карлом Линнеем. В основу своего труда он положил иерархический принцип. Единицей систематизации стал вид, название которому было предложено давать только на латинском языке.
Классификация живых организмов, используемая в современной биологии, указывает на родственные связи и эволюционные взаимоотношения органических систем. При этом сохранен принцип иерархии.
Совокупность живых организмов, имеющих общее происхождение, одинаковый хромосомный набор, приспособленных к схожим условиям, обитающих в определенном ареале, свободно скрещивающихся между собой и дающих потомство, способное к размножению, и представляет собой вид.
Существует и еще одна классификация в биологии. Этой наукой все клеточные организмы подразделяются на группы по наличию или отсутствию оформленного ядра. Это
Первую группу представляют безъядерные примитивные организмы. В их клетках выделяется ядерная зона, но содержит она только молекулу. Это бактерии.
Истинными ядерными представителями органического мира являются эукариоты. Клетки живых организмов этой группы обладают всеми основными структурными компонентами. Четко оформлено у них и ядро. В эту группу входят животные, растения и грибы.
Строение живых организмов может быть не только клеточным. Биология изучает и другие формы жизни. К ним относятся неклеточные организмы, такие, как вирусы, а также бактериофаги.
Классы живых организмов
В биологической систематике существует ранг иерархической классификации, который ученые считают одним из основных. Он выделяет классы живых организмов. К основным из них относятся следующие:
Бактерии;
Животные;
Растения;
Водоросли.
Описание классов
Бактерия представляет собой живой организм. Это одноклеточное, которое размножается делением. Клетка у бактерии заключена в оболочку и имеет цитоплазму.
К следующему классу живых организмов относятся грибы. В природе насчитывается около пятидесяти тысяч видов этих представителей органического мира. Однако биологи изучили только пять процентов от их общего количества. Интересно, что грибам присущи некоторые признаки как растений, так и животных. Важная роль живых организмов этого класса заключена в способности разлагать органический материал. Именно поэтому грибы можно найти практически во всех биологических нишах.
Большим разнообразием может похвастаться животный мир. Представителей этого класса можно найти в таких зонах, где, казалось бы, отсутствуют условия для существования.
Наиболее высокоорганизованным классом являются теплокровные животные. Свое название они получили от способа, которым вскармливают потомство. Все представители млекопитающих делятся на копытных (жираф, лошадь) и хищных (лиса, волк, медведь).
Представителями животного мира являются и насекомые. Их на Земле существует огромное множество. Они плавают и летают, ползают и скачут. Многие из насекомых имеют такие маленькие размеры, что не способны противостоять даже водному натяжению.
Одними из первых позвоночных животных, вышедших в далекие исторические времена на сушу, явились амфибии и рептилии. До сих пор жизнь представителей этого класса связана с водой. Так, ареал обитания взрослых особей - суша, а их дыхание осуществляется легкими. Личинки же дышат жабрами и плавают в воде. В настоящее время на Земле насчитывается около семи тысяч видов этого класса живых организмов.
Уникальными представителями фауны нашей планеты являются птицы. Ведь в отличие от других животных они способны летать. На Земле обитает практически восемь тысяч шестьсот видов птиц. Для представителей этого класса характерно оперение и откладывание яиц.
К огромной группе позвоночных животных принадлежат рыбы. Они обитают в водоемах и обладают плавниками и жабрами. Биологи подразделяют рыб на две группы. Это хрящевые и костные. В настоящее время насчитывается порядка двадцати тысяч различных видов рыб.
Внутри класса растений существует собственная градация. Представителей флоры подразделяют на двудольных и однодольных. У первой из этих групп в семени располагается зародыш, состоящий из двух семядолей. Определить представителей этого вида можно по листьям. Они пронизаны сеточкой из жилок (кукуруза, свекла). Зародыш обладает только одной семядолей. На листьях таких растений жилки располагаются параллельно (лук, пшеница).
Класс водоросли насчитывает более тридцати тысяч видов. Это обитающие в воде споровые растения, которые не имеют сосудов, но обладают хлорофиллом. Данный компонент способствует осуществлению процесса фотосинтеза. Водоросли не образуют семян. Их размножение происходит вегетативным путем или спорами. От высших растений этот класс живых организмов отличается отсутствием стеблей, листьев и корней. Они обладают только так называемым телом, которое именуется слоевищем.
Функции, присущие живым организмам
Что является основополагающим для любого представителя органического мира? Это осуществление процессов обмена энергии и веществ. В живом организме идет постоянное превращение различных веществ в энергию, а также происходят физические и химические изменения.
Эта функция является непременным условием существования живого организма. Именно благодаря метаболизму мир органических существ отличается от неорганических. Да, в неживых объектах также происходят изменения вещества и превращение энергии. Однако эти процессы имеют свои принципиальные отличия. Обмен веществ, который происходит в неорганических объектах, разрушает их. В то же время живые организмы без обменных процессов не могут продолжить свое существование. Следствием метаболизма является обновление органической системы. Прекращение процессов обмена влечет за собой смерть.
Функции живого организма разнообразны. Но все они напрямую связаны с происходящими в нем обменными процессами. Это может быть рост и размножение, развитие и пищеварение, питание и дыхание, реакции и движение, выделение отработанных продуктов и секреция и т.д. В основе любой функции организма лежит совокупность процессов превращения энергии и веществ. Причем в равной степени это имеет отношение к возможностям как ткани, клетки, органа, так и всего организма.
Обмен веществ у человека и животных включает процессы питания и пищеварения. У растений он осуществляется при помощи фотосинтеза. Живой организм при осуществлении метаболизма снабжает себя веществами, необходимыми для существования.
Важной отличительной чертой объектов органического мира является использование внешних энергетических источников. Примером тому могут служить свет и пища.
Свойства, присущие живым организмам
Любая биологическая единица имеет в своем составе отдельные элементы, которые, в свою очередь, образуют неразрывно связанную систему. Например, в совокупности все органы и функции человека представляют собой его организм. Свойства живых организмов многообразны. Помимо единого химического состава и возможности осуществления обменных процессов объекты органического мира способны к организации. Из хаотичного молекулярного движения образуются определенные структуры. Это создает для всего живого определенную упорядоченность во времени и пространстве. Структурная организация представляет собой целый комплекс сложнейших саморегулирующихся которые протекают в определенном порядке. Это позволяет поддержать на необходимом уровне постоянство внутренней среды. Например, гормон инсулин снижает количество в крови глюкозы при ее избытке. При недостатке этого компонента его восполняет адреналин и глюкагон. Также теплокровные организмы обладают многочисленными механизмами теплорегуляции. Это и расширение кожных капилляров, и интенсивное потоотделение. Как видим, это важная функция, которую выполняет организм.
Свойства живых организмов, характерные только для органического мира, заключены и в процессе самовоспроизведения, ведь существование любой имеет временное ограничение. Поддержать жизнь может только самовоспроизведение. В основе этой функции лежит процесс образования новых структур и молекул, обусловленный той информацией, которая заложена в ДНК. Самовоспроизведение неразрывно связано с наследственностью. Ведь каждое из живых существ рождает подобных себе. Через наследственность живые организмы передают свои особенности развития, свойства и признаки. Это свойство обусловлено постоянством. Оно существует в строении молекул ДНК.
Еще одним свойством, характерным для живых организмов, является раздражимость. Органические системы всегда реагируют на внутренние и внешние изменения (воздействия). Что касается раздражимости человеческого организма, то она неразрывно связана со свойствами, присущими мышечной, нервной, а также железистой ткани. Эти компоненты способны дать толчок ответной реакции после мышечного сокращения, отправления нервного импульса, а также секреции различных веществ (гормонов, слюны и т.д.). А если лишен нервной системы живой организм? Свойства живых организмов в виде раздражимости проявляются в таком случае движением. Например, простейшие покидают растворы, в которых концентрация соли слишком высока. Что касается растений, то они способны изменить положение побегов для того, чтобы максимально поглощать свет.
Любые живые системы могут ответить на действие раздражителя. Это является еще одним свойством объектов органического мира - возбудимостью. Данный процесс обеспечивается мышечными и железистыми тканями. Одной из завершающих реакций возбудимости является движение. Способность к перемещению является общим свойством всего живого, несмотря на то, что внешне некоторые организмы его лишены. Ведь движение цитоплазмы происходит в любой клетке. Перемещаются и прикрепленные животные. Ростовые движения за счет увеличения количества клеток наблюдаются у растений.
Среда обитания
Существование объектов органического мира возможно только при определенных условиях. Некоторая часть пространства неизменно окружает живой организм или целую группу. Это и есть среда обитания.
В жизни любого организма органические и неорганические составляющие природы играют значительную роль. Они производят на него определенное воздействие. Живые организмы вынуждены приспосабливаться к существующим условиям. Так, некоторые из животных могут жить в районах Крайнего Севера при очень низких температурах. Другие же способны существовать только в зоне тропиков.
На планете Земля различают несколько сред обитания. Среди них такие:
Наземно-водная;
Наземная;
Почвенная;
Живой организм;
Наземно-воздушная.
Роль живых организмов в природе
Жизнь на планете Земля существует уже три миллиарда лет. И в течение всего этого времени организмы развивались, изменялись, расселялись и одновременно воздействовали на среду своего обитания.
Влияние органических систем на атмосферу вызвало появление большего количества кислорода. При этом значительно снизился объем углекислого газа. Основным источником выработки кислорода служат растения.
Под влиянием живых организмов изменился и состав вод Мирового океана. Органическое происхождение имеют некоторые горные породы. Полезные ископаемые (нефть, уголь, известняк) - это также результат функционирования живых организмов. Другими словами, объекты органического мира являются мощным фактором, который преобразует природу.
Живые организмы являются своеобразным индикатором, указывающим на качество окружающей человека среды. Они связаны сложнейшими процессами с растительностью и почвой. При потере хотя бы единственного звена из этой цепочки произойдет дисбаланс экологической системы в целом. Именно поэтому для круговорота энергии и веществ на планете важно сохранить все существующее многообразие представителей органического мира.
Понятие биосистемы. По современным представлениям, живая материя существует в форме живых систем — биосистем . Вспомним, что системой называют целостное образование, созданное множеством закономерно связанных друг с другом элементов, выполняющих особые функции.
Живыми системами, или биосистемами, являются клетки и организмы, виды и популяции, биогеоценозы и биосфера (всеобщая, глобальная биосистема). В этих разных по сложности биосистемах жизнь проявляется целым рядом общих свойств живой материи.
Свойства жизни. В биологии с давних пор свойства живого традиционно рассматриваются на примере таких биосистем, как организм.
Все живые существа (как одноклеточные, так и многоклеточные) обладают следующими отличительными свойствами: обменом веществ, раздражимостью, подвижностью, способностью к росту и развитию, размножением (самовоспроизведением), передачей свойств от поколения к поколению, упорядоченностью в структуре и функциях, целостностью и дискретностью (обособленностью), энергозависимостью от внешней среды. Живым существам также свойственна специфичность взаимоотношений между собой и со средой, что обеспечивает им подвижное равновесие (динамическую устойчивость) существования в природе. Эти свойства считаются универсальными, так как характерны для всех организмов. Некоторые из названных свойств также могут быть и в неживой природе, однако все вместе они характерны только для живого. Охарактеризуем кратко эти свойства.
Единство химического состава. Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и тела неживой природы, однако соотношение этих элементов характерно только для живого. В живых системах около 98 % химического состава приходится на четыре химических элемента (углерод, кислород, азот и водород ), входящие в состав органических веществ, а в общей массе веществ тела основную долю составляет вода (не менее 70—85 %).
Единство структурной организации. Единицей строения, жизнедеятельности, размножения и индивидуального развития является клетка . Вне клетки жизнь не обнаружена.
Обмен веществ и энергии — это совокупность химических реакций, обеспечивающих поступление в организм из внешней среды энергии и химических соединений, их превращения в организме и удаление из организма в окружающую среду в виде преобразованной энергии и продуктов жизнедеятельности. Обмен веществ и поток энергии реализует связь организма с внешней средой, что является условием его жизни.
Размножение (самовоспроизведение) — это важнейшее свойство жизни, суть которого образно выразил еще Луи Пастер: «Все живое происходит только от живого». Жизнь, однажды возникнув путем самозарождения, с тех пор дает начало только живому. В основе этого свойства лежит уникальная способность к самовоспроизведению основных управляющих систем организма: хромосом, ДНК, генов. В этой связи наследственность как механизм самовоспроизведения является уникальным свойством только живых существ. Иногда воспроизведение живых организмов происходит с внесением изменений, возникших путем мутаций. Такие изменения, обусловливающие появление изменчивости , могут дать некоторые отклонения от исходного состояния и разнообразие при размножении.
Способность к росту и развитию. Рост — это увеличение массы и размеров особи за счет приращения массы и числа клеток. Развитие — это необратимый, закономерно направленный процесс качественных изменений организма с момента его рождения до смерти. Различают индивидуальное развитие организмов, или онтогенез (греч. ontos — «сущее»; genesis — «происхождение»), и историческое развитие — эволюцию. Эволюция — это необратимое преобразование живой природы, сопровождающееся появлением новых видов, приспособленных к новым условиям внешней среды.
Наследственность — свойство живых организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями, а также обусловливать специфический характер индивидуального развития в определённых условиях внешней среды.
Это свойство осуществляется в процессе передачи материальных единиц наследственности — генов, ответственных за формирование признаков и свойств организма.
Изменчивость — свойство живых организмов существовать в различных формах. Изменчивость может реализоваться у отдельных организмов или клеток в ходе индивидуального развития или в пределах группы организмов в ряду поколений при половом или бесполом размножении.
Раздражимость — это специфические ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Отвечая на воздействие факторов среды активной реакцией раздражимости, организмы взаимодействуют со средой и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить. Проявления раздражимости могут быть разные: подвижность животных при добывании пищи, при защите от неблагоприятных условий, при опасности; ориентированные ростовые движения (тропизмы) у растений и грибов к свету, в поисках минерального питания и т. д.
Энергозависимость. Все организмы нуждаются в энергии для осуществления процессов жизнедеятельности, для движения, поддержания своей упорядоченности, для размножения. В большинстве случаев организмы для этого используют энергию Солнца: одни непосредственно — это автотрофы (зеленые растения и цианобактерии), другие — опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, это гетеротрофы (животные, грибы, бактерии и вирусы). На этом основании все живые системы считаются открытыми системами , устойчиво существующими в условиях непрерывного притока вещества и энергии из внешней среды и удаления части их после использования биосистемой во внешнюю среду.
Дискретность (лат. discretus — «разделенный», «обособленный») и целостность . Все организмы относительно обособлены друг от друга и представляют хорошо различаемые отдельные особи, популяции, виды и другие биосистемы. Дискретность — это прерывистость строения любой живой системы, то есть возможность её подразделения на отдельные составляющие. Целостность — это структурно-функциональное единство живой системы, отдельные элементы которой функционируют как единое целое.
Ритмичность — это периодически повторяющиеся изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений.
В основе ритмичности лежат биологические ритмы, которые могут иметь период, соответствующий солнечным суткам (24 ч), лунным суткам (12,4 или 24,8 ч), лунному месяцу (29,53 сут) и астрономическому году.
Организмы в процессе своего существования производят огромное по значимости средообразующее действие. Например, дождевые черви участвуют в образовании почвы и повышают ее плодородие; растения обогащают атмосферу кислородом, обеспечивают снегозадержание, регулируют уровень грунтовых вод, создают необходимые условия для своего существования и для поселения организмов других видов. Таким образом, живые существа зависят от среды, приспосабливаются к существованию в ней. В то же время сама среда изменяется благодаря жизнедеятельности организмов.
Живое характеризуется также определенными ритмами протекания процессов жизнедеятельности в зависимости от суточной и сезонной динамики изменений погодно-климатических условий на Земле.
Все эти критерии в их совокупности, характерные только для живой природы, позволяют четко отделить живое от неживого мира.
Уникальность жизни заключается в том, что она возникла на самой Земле в результате длительных геохимических превращений (этап химической эволюции в истории нашей планеты). Однажды возникнув, жизнь из примитивных одноклеточных живых существ в ходе длительного исторического развития (этап биологической эволюции) достигла высокой степени сложности и обрела удивительно большое разнообразие своих форм.
Таким образом, жизнь — это особая форма движения материи, выражающаяся в совокупном взаимодействии универсальных свойств организмов.
Как видим, в современное понимание жизни наряду с традиционными ее характеристиками (обмен веществ, рост, развитие, размножение, наследственность, раздражимость и др.) включаются и такие свойства, как упорядоченность, дискретность, динамическая устойчивость. При этом, характеризуя явление жизнь, следует учитывать ее разнообразие и многокачественность, поскольку она представлена на нашей планете биосистемами различной сложности — от молекулярного и клеточного уровней организации до надорганизменных (биогеоценотического и биосферного).
ВИДЕОУРОК
Биологическая система
– целостная система компонентов, выполняющих определенную функцию в живых системах. К биологическим системам относятся сложные системы разного уровня организации: биологические макромолекулы, субклеточные органеллы, клетки, органы, организмы, популяции.
Признаки биологических систем
– критерии, отличающие биологические системы от объектов неживой природы:
1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В неживой природе самыми распространенными элементами являются кремний, железо, магний, алюминий, кислород. В живых же организмах 98% элементарного (атомного) состава приходится на долю всего четырех элементов: углерода, кислорода, азота и водорода.
2. Обмен веществ. К обмену веществ с окружающей средой способны все живые организмы. Они поглощают из среды элементы питания и выделяют продукты жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте они просто переносятся с одного места на другое или меняют свое агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед и др. У живых же организмов обмен веществ имеет качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада (ассимиляция и диссимиляция – см. дальше), в результате которых сложные вещества распадаются на более простые и выделяется энергия, необходимая для реакций синтеза новых сложных веществ.
Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма и как следствие – постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
3. Самовоспроизведение (репродукция, размножение) – свойство организмов воспроизводить себе подобных. Процесс самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях жизни. Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени, поэтому поддержание жизни связано с самовоспроизведением. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, обусловленное информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте – ДНК, которая находится в родительских клетках.
4. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Наследственность обеспечивается стабильностью ДНК и воспроизведением ее химического строения с высокой точностью. Материальными структурами наследственности, передаваемыми от родителей потомкам, являются хромосомы и гены.
5. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения материальных структур наследственности. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней. Изменчивость поставляет разнообразный материал для отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
6. 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, изменяется его состав или структура. Развитие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом) и историческим развитием (филогенезом). Филогенез всего органического мира называют эволюцией.
На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие часто сопровождается ростом – увеличением линейных размеров и массы всей особи и ее отдельных органов за счет увеличения размеров и количества клеток.
Историческое развитие сопровождается образование новых видов и прогрессивным усложнением жизни. В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов на Земле.
7. Раздражимость – это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Всякое изменение окружающих организм условий представляет собой по отношению к нему раздражение, а его ответная реакция является проявлением раздражимости. Отвечая на воздействия факторов среды, организмы взаимодействуют с ней и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить.
Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называются рефлексами. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы) или роста (тропизмы).
8. Дискретность (от лат. discretus – разделенный). Любая биологическая система состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Так, любая особь состоит из отдельных клеток с их особыми свойствами, а в клетках также дискретно представлены органоиды и другие внутриклеточные образования.
Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления системы путем замены износившихся структурных элементов без прекращения функционирования всей системы в целом.
9. Саморегуляция (авторегуляция) – способность живых организмов поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов (гомеостаз). Саморегуляция осуществляется благодаря деятельности нервной, эндокринной и некоторых других регуляторных систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.
10. Ритмичность – свойство, присущее как живой, так и неживой природе. Оно обусловлено различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, фазами Луны и т.д.
Ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов через определенные равные промежутки времени. 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 периодически меняющимися условиями жизни.
11. Энергозависимость. Биологические системы являются «открытыми» для поступления энергии. Под «открытыми» понимают динамические, т.е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним веществ и энергии извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают из окружающей среды энергия и вещества в виде пищи. В большинстве случаев организмы используют энергию Солнца: одни непосредственно – этофотоавтотрофы (зеленые растения и цианобактерии), другие опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, – это гетеротрофы (животные, грибы и бактерии).
Вариант 1.
1! Из клеток состоят:
а) растения
б) грибы
в) люди
г) горные породы
а) воды
б) любых веществ
в) веществ, необходимых для роста
г) веществ, необходимых для жизни
а) дыхания
б) выделения
в) питания
г) движения
а) люди
б) животные
в) грибы
г) растения
б) животные растут всю жизнь
в) животные двигаются всю жизнь
а) семя превратилось в растение
б) щенок вырос в собаку
г) маленькое дерево стало большим
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 2.
а) кошки
б) рябины
в) змеи
г) телевизора
а) энергию для жизни
б) вещества для «строительства» тела
г) только вещества, необходимые для роста
а) дыханием
б) реакцией
в) движением
г) раздражимостью
а) все живые организмы состоят из клеток
б) растения питаются готовыми органическими веществами
в) все живые организмы размножаются
а) им нужно больше пищи
б) им нужно больше энергии
в) они должны свою пищу поймать или найти
г) они состоят из клеток и размножаются
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 3.
1! Из невидимых глазом клеток построены:
а) Луна
б) ваши родители
в) кочан капусты
г) деревянная скамейка
2!* Живые организмы получают энергию благодаря:
а) питанию
б) движению
в) дыханию
г) выделению
3! Двигаться могут:
а) микробы
б) растения
в) животные
г) только листья растений
4! Найдите ошибочные утверждения:
а) бактерии состоят из одной клетки
б) животные растут всю жизнь
в) животные двигаются все время
г) растения выделяют кислород
5! Выделение помогает организму избавиться от:
а) лишних питательных веществ
б) ядовитых веществ
в) непереваренных веществ
г) лишней энергии
6. Найдите верные утверждения:
а) если двигается, то живое
б) дышат только животные
в) к выделению отходов способны только животные
г) если размножается, то живое
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 4.
1! Из клеток состоят:
а) горные породы
б) растения
в) люди
г) грибы
2! Питание – это поступление в организм:
а) веществ, необходимых для жизни
б) веществ, необходимых для роста
в) любых веществ
г) воды
3. Ядовитые, ненужные и лишние вещества организмы удаляют с помощью:
а) выделения
б) дыхания
в) питания
г) движения
4! В течение всей жизни растут:
а) грибы
б) животные
в) люди
г) деревья
5! Найдите верные утверждения:
а) бактерии состоят из одной клетки
б) растения выделяют кислород
в) дышат только грибы
г) животные растут всю жизнь
6! О развитии можно говорить, если:
а) маленькое дерево стало большим
б) семя превратилось в растение
в) листья повернулись к свету
г) щенок вырос в собаку
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 5.
1! Внутри много маленьких клеток у:
а) окуня
б) рябины
в) телевизора
г) змеи
2! Благодаря пище живые организмы получают:
а) только вещества, необходимые для роста
б) энергию для жизни
в) вещества для «ремонта» тела
г) вещества для «строительства» тела
3!* Ответные действия называют:
а) реакцией
б) движением
в) раздражимостью
г) дыханием
4! Найдите верные утверждения:
а) растения питаются готовыми органическими веществами
б) все живые организмы размножаются
в) все живые организмы состоят из клеток
г) основной источник кислорода на Земле – растения
5. Животные больше двигаются чем растения потому, что:
а) им нужно больше пищи
б) они должны свою пищу поймать или найти
в) они состоят из клеток и размножаются
г) им нужно больше энергии
Обмен веществ. Все живые организмы обладают способностью извлекать, преобразовывать и использовать энергию окружающей среды либо в виде питательных веществ, либо в форме солнечного излучения. Во внешнюю среду они возвращают продукты распада и преобразованную энергию в виде тепла. То есть организмы способны к обмену веществом и энергией с окружающей средой.
Обмен веществ является одним из существенных критериев жизни. Это свойство отражено в определении жизни, которое сформулировал Ф.Энгельс более ста лет назад:
«Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней средой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка».
В это определение вошли два важных положения:
А) жизнь тесно связана с белковыми веществами;
Б) непременным условием жизни является постоянный обмен веществ, с прекращением которого прекращается и жизнь.
Обмен веществ белкового тела имеет две стороны:
- Пластический обмен (анаболизм) - это совокупность реакций, обеспечивающих построение клетки и обновление ее состава.
- Энергетический обмен (катаболизм) - это совокупность реакций, обеспечивающих клетку энергией.
Анаболизм + катаболизм = обмен веществ (метаболизм)
Вещества, поступающие из окружающей среды в результате пластического обмена, превращаются в вещества данного организма, и из них строится тело организма. Таким образом, пластический обмен состоит из двух одновременно идущих процессов: непрерывного распада веществ - диссимиляции и непрерывного синтеза новых соединений, т.е. ассимиляции. Процессы диссимиляции и ассимиляции едины и не существуют отдельно друг от друга. В результате этих процессов живой организм все время меняется, но при этом сохраняет свою определенную структуру.
Для ассимиляции, т.е. образования нового сложного вещества, кроме «строительного материала» - разнообразных химических соединений, необходима также энергия. Эту энергию дают, в первую очередь, процессы распада, т.е. процессы диссимиляции. При этом происходит расщепление сложных органических соединений на более простые, которые окисляются до конечных продуктов, как правило, до углекислого газа и воды с выделением энергии. Все это происходит в процессе энергетического обмена - катаболизма.
Живому организму энергия требуется не только для создания новых веществ тела, но и для различных видов деятельности: работа мышц, желез, нервных клеток и др., высшим животным - для поддержания постоянной температуры тела.
Чем больше нагрузка на организм, и чем больше затрачивается энергии, тем большее количество питательных веществ должно поступать. Людям тяжелого физического труда, спортсменам при больших нагрузках необходимо усиленное питание. Несоответствие между поступающей энергией в виде питательных веществ и затрачиваемой организмом ведет к увеличению веса и заболеваниям.
Обмен веществ обеспечивает устойчивость и постоянство химического состава клетки и всего организма, а, следовательно, и их деятельность.
Динамические системы, в которых непрерывно протекают химические реакции за счет поступающих извне веществ и энергии, а продукты распада отводятся, называются открытыми системами .
Живой организм - это открытая система, т.к. он существует до тех пор, пока в него поступает пища, а также энергия из внешней среды, а некоторые продукты обмена выделяются.
Живые организмы обладают встроенной системой саморегуляции, которая поддерживает процессы жизнедеятельности и препятствует неупорядоченному распаду структур и выделению энергии. Это тесно связано с процессом обмена веществ.
Способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять динамическое постоянство состава и свойств называется гомеостазом
Гомеостаз - относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма.
Различают: а) физиологический гомеостаз - это генетически детерминированная способность организма сохранять свой статус в изменяющихся условиях внешней среды (у млекопитающих - способность сохранять постоянство осмотического давления в клетках и рН крови);
б) гомеостаз развития - это генетически детерминированнаяспособность организма так изменять отдельные реакции, что функции организма при этом в целом сохраняются. (У человека при удалении одной почки оставшаяся выполняет двойную нагрузку)
2.2 Способность к самовоспроизведению - это второе обязательное свойство живого.
Время жизни всех живых систем, от молекулярных структур (вирусы, прионы) до высокоорганизованных многоклеточных организмов, ограничено.
Самовоспроизведение осуществляется на всех уровнях организации живой материи - от макромолекул до организма. Благодаря этому свойству клеточные структуры, клетки и организмы сходны по строению со своими предшественниками.
В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, на основе информации, заложенной в нуклеиновой кислоте ДНК. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных.
Материальной основой генетических программ являются нуклеиновые кислоты: ДНК РНК белок
Белок является функциональным исполнительным механизмом, который регулируется нуклеиновой кислотой. Этому соответствует одно из современных определений жизни, данное в 1965 г. советским ученым М.В.Волькенштейном: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров - белков и нуклеиновых кислот».
2.3 Изменчивость - это свойство, противоположное наследственности. Оно связано с приобретением организмами новых признаков и свойств. В основе изменчивости лежат мутации - нарушение процесса самовоспроизведения ДНК. Изменчивость создает материал для естественного отбора.
2.4 Свойством живых организмов является способность к историческому развитию и изменению от простого к сложному. Этот процесс называется эволюцией. В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов, приспособленных к определенным условиям существования.
Некоторые исследователи к основным свойствам живых организмов относят также: а)единство химического состава (98% - С, N, О, Н);
б)сложность и высокую степень организации , т.е. усложненное внутреннее строение, но в настоящее время обнаружены живые организмы, образованные одной молекулой - прионы - белки.
2.5 Уровни организации живой материи
Для живой природы характерны разные уровни организации ее структур, между которыми существует сложное соподчинение.
Жизнь на каждом уровне изучается соответствующими отраслями биологии. Например, вирусы - вирусология, растения - ботаника и т.д.
В настоящее время выделяют следующие уровни организации живой материи.
- Самый нижний, наиболее древний уровень - молекулярный , или уровень молекулярных структур.
- Любая, даже самая сложная, живая система проявляется на уровне функционирования биологических молекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов и других органических веществ. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ, превращение энергии, передача наследственной информации. На этом уровне проходит граница между живым и неживым.
- Клеточный уровень. Клетка - это структурная и функциональная единица, а также единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, так как они могут проявлять свои свойства живых систем только в клетках.
- Тканевый уровень характерен для многоклеточных организмов. Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток, соединенных выполнением общих функций.
- Органный уровень. У большинства живых организмов орган - это структурно-функциональное объединение нескольких типов тканей. Например, кожа, как орган, включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций, среди которых наиболее значительная - защитная.
- Иногда 3 и 4 уровни объединяют в один - органно-тканевый, или уровень целостного организма.
- Организменный уровень. Многоклеточные организмы представляют собой целую систему органов, которые строго специализированы по выполняемым функциям. На организменном уровне изучаются процессы и явления, происходящие в особи - механизмы согласованной работы ее органов и систем, а также роль различных органов в жизнедеятельности организма, приспособительные изменения и поведение организмов в различных экологических условиях.
- Популяционно-видовой уровень. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию, как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие эволюционные преобразования.
- Вид - совокупность популяций особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, свободно скрещивающихся и дающих плодовитое потомство, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную нишу - ареал.
- Популяция (от латинского populus - народ, население) - это совокупность особей одного вида, длительно занимающая определенное пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений.
- Если продолжительность жизни любого живого организма определена генетически, и они неизбежно умирают, исчерпав запрограммированные возможности своего развития, то популяция способна при подходящих условиях среды развиваться сравнительно долго. В результате этого возможны эволюционные изменения.
- 7 Уровень биогеоценозов.
- Биогеоценоз - это совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами среды обитания. Т.е. это сообщество всех видов живых существ, населяющих ту или иную территорию или акваторию. На этом уровне действуют законы межвидовых отношений.
- На этом уровне изучаются взаимоотношения организма и среды, миграция живого вещества, пути и закономерности протекания энергетических кругооборотов и др.
- 8 Биосферный. Это самый высокий уровень организации живой материи на нашей планете. Биосфера представляет собой совокупность всего живого, населяющего Землю.
- Таким образом, живая природа представляет собой сложно организованную иерархическую систему. Законы, характерные для более высоких уровней организации живого мира, не исключают действия законов, присущих более низким уровням.
- Общая биология изучает законы, характерные для всех уровней организации жизни.
Живые системы имеют общие признаки:
1. единство химического состава
свидетельствует о единстве и связи живой и неживой материи.
Пример:
в состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, но в других количественных соотношениях (т. е. живые организмы обладают способностью избирательного накопления и поглощения элементов). Более \(90\) % химического состава приходится на четыре элемента: С, O, N, H, которые участвуют в образовании сложных органических молекул (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов).
2. Клеточное строение (Единство структурной организации).
Все существующие на Земле организмы состоят из клеток. Вне клетки жизни нет.
3. Обмен веществ (Открытость живых систем)
. Все живые организмы представляют собой «открытые системы».
Открытость системы - свойство всех живых систем, связанное с постоянным поступлением энергии извне и удалением продуктов жизнедеятельности (организм жив, пока в нём происходит обмен веществами и энергией с окружающей средой).
Обмен веществ - совокупность биохимических превращений, происходящих в организме и других биосистемах.
Обмен веществ состоит из двух взаимосвязанных процессов: синтеза органических веществ (ассимиляции) в организме (за счёт внешних источников энергии - света и пищи) и процесса распада сложных органических веществ (диссимиляции) с выделением энергии, которая затем расходуется организмом. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
4. Самовоспроизведение (Репродукция)
- способность живых систем воспроизводить себе подобных. Способность к самовоспроизведению является важнейшим свойством всех живых организмов. В её основе лежит процесс удвоения молекул ДНК с последующим делением клеток.
5. Саморегуляция (Гомеостаз)
- поддержание постоянства внутренней среды организма в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды. Любой живой организм обеспечивает поддержание гомеостаза (постоянства внутренней среды организма). Стойкое нарушение гомеостаза ведёт к гибели организма.
6. Развитие и рост
. Развитие живого представлено индивидуальным развитием организма (онтогенезом) и историческим развитием живой природы (филогенезом).
- В процессе индивидуального развития постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организма и осуществляется его рост (все живые организмы растут в течение своей жизни).
- Результатом исторического развития является общее прогрессивное усложнение жизни и всё многообразие живых организмов на Земле. Под развитием понимают как индивидуальное развитие, так и историческое развитие.
7. Раздражимость
- способность организма избирательно реагировать на внешние и внутренние раздражители (рефлексы у животных; тропизмы, таксисы и настии у растений).
8. Наследственность и изменчивость
представляют собой факторы эволюции, так как благодаря им возникает материал для отбора.
- Изменчивость - способность организмов приобретать новые признаки и свойства в результате влияния внешней среды и/или изменений наследственного аппарата (молекул ДНК).
- Наследственность - способность организма передавать свои признаки последующим поколениям.
9. Способность к адаптациям
- в процессе исторического развития и под действием естественного отбора организмы приобретают приспособления к условиям окружающей среды (адаптации). Организмы, не обладающие необходимыми приспособлениями, вымирают.
10. Целостность (непрерывность)
и дискретность (прерывность)
. Жизнь целостна и в то же время дискретна. Эта закономерность присуща как структуре, так и функции.
Любой организм представляет собой целостную систему, которая в то же время состоит из дискретных единиц - клеточных структур, клеток, тканей, органов, систем органов. Органический мир целостен, поскольку все организмы и происходящие в нём процессы взаимосвязаны. В то же время он дискретен, так как складывается из отдельных организмов.
Отдельные свойства, перечисленные выше, могут быть присущи и неживой природе.
Пример:
для живых организмов характерен рост, но ведь и кристаллы растут! Хотя этот рост не имеет тех качественных и количественных параметров, которые присущи росту живого.
Пример:
для горящей свечи характерны процессы обмена и превращения энергии, но она не способна к саморегуляции и самовоспроизведению.
