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.

Способность живых организмов реагировать на внешние воздействия является одним из его важнейших свойств, с которым он появляется на свет. Какое значение имеет эта способность для всего живого? Давайте узнаем подробнее.

Понятие "раздражимость"

С точки зрения физиологии раздражимостью считается любая реакция организма на воздействие окружающей среды. Поскольку условия существования постоянно изменяются, ее обитатели должны успеть приспособиться к ним, чтобы выжить. Это врожденное свойство нервной системы. Хотя представители живой природы, которые его не имеют, также весьма активно реагируют на внешние воздействия.

Таксисы растений

Способность живых организмов реагировать на внешние воздействия характерна и для растений. И это при том, что они не имеют нервной системы. Попробуйте дотронуться до листьев кустарника мимозы - буквально на ваших глазах они начнут складываться в ответ на механическое раздражение. Это и есть проявление раздражимости в виде двигательных реакций - таксисов. Естественно, растения не преодолевают значительных расстояний. Их движения являются ростовыми и возникают в ответ на ряд факторов. Ими могут быть освещение, сила тяжести, давления или химических соединений. Проверить существование таксисов очень просто. Для этого просто поверните комнатное растение от света, и через некоторое время его листовые пластинки снова расположатся в его направлении.

Инстинкты и рефлексы животных

А вот способность живых организмов реагировать на внешние воздействия у многоклеточных животных обусловлена наличием нервной системы. Она состоит из специализированных клеток, которые называются нейронами. В них в результате внешнего воздействия возникают электрические импульсы. По отросткам они передаются в центры головного мозга, где анализируются. После этого сигналы передаются обратно к рабочим органам. Происходит этот процесс практически мгновенно. Такие ответные реакции организмов животных на раздражение называют рефлексами. Они могут быть двух видов.

Врожденные обеспечивают жизнедеятельность организма с момента его появления на свет. Это дыхательный, сосательный, хватательный, мигательный, защитный рефлексы. Некоторые реакции формируются у животных только на протяжении жизни. Это приобретенные рефлексы. Например, собаку можно приучить выполнять действие после определенной команды. У многих животных с рождения формируется система сложных поведенческих реакций - инстинкт. Это брачное поведение, забота о потомстве, перелеты птиц, миграции, строительство сот насекомыми и др.

Также способны реагировать на изменение условий окружающей среды. Происходит это в виде таксисов, как и у растений. Если на предметное стекло, на котором находятся инфузории, нанести по капле соленой и пресной воды, то простейшее начнет двигаться по направлению ко второй. Движение может осуществляться как от источника раздражения, так и к нему. К примеру, одноклеточная водоросль хламидомонада движется по направлению к источнику солнечного света. Это обеспечивает лучшие условия для осуществления процесса фотосинтеза.

Реакция на внешнее воздействие: значение для живых организмов

Прежде всего способность всех живых организмов определенным образом отвечать на воздействия окружающей среды имеет защитное значение. У животных нервная регуляция осуществляется очень быстро. Благодаря этому они немедленно реагируют на различные раздражители. Наряду с нервной для животных характерна и функций. Она осуществляется при помощи желез внутренней секреции. Ее действие проявляется гораздо медленнее. Например, железа гипофиз выделяет гормон роста на протяжении многих лет, в течение которых постепенно происходят количественные изменения в организме. В своей совокупности нервная и гуморальная регуляция представляют собой слаженную и совершенную систему работы и раздражимость организмов.

Итак, ответная реакция всего живого на раздражители обеспечивает условия для их существования, защиту и основу адаптации. Способность живых организмов реагировать на внешние воздействия проявляется в виде таксисов и рефлексов.

Лекции

БИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА

Введение.

1. Предмет биологии. Определение жизни. Признаки живой материи.

2. Общие свойства живых организмов.

3. Понятие гомеостаза.

4. Характеристика уровней организации живой природы.

5. Живой организм как система.

1. Предмет биологии. Определение жизни. Признаки живой материи.

Биология (от греч. bios-жизнь, logos-понятие, уче­ние) - наука, изучающая живые организмы. Развитие этой науки шло по пути изучения элементарнейших форм существования материи. Это относится и к живой, и к неживой природе. При таком подходе законы живого пытаются познать, изучая вместо единого целого отдельные его части, т.е. изучают элементарные акты жизнедеятельности организмов с применением законов физики, химии и т.д. При другом подходе «жизнь» рассматривают как совершенно особенное и уникальное явление, которое нельзя объяснить только действием законов физики и химии. Т.о. основ­ная задача биологии как науки состоит в том, чтобы истолковать все явления живой природы, исходя из научных законов, не забывая при этом, что целому организму присущи свойства, в корне отличающие­ся от свойств частей, его составляющих. Нейро­физиолог может описать работу отдельного нейро­на языком физики и химии, но сам феномен со­знания так описать нельзя. Сознание возникает в результате коллективной работы и одновременного изменения электрохимического состояния мил­лионов нервных клеток, однако мы до сих пор не имеем реального представления о том, как возникает мысль и каковы ее химические основы. Итак, мы вынуждены признать, что не можем дать строгого определения, что же такое жизнь, и не можем сказать, как и когда она возникла. Все, что мы можем, - это перечислить и описать специфические признаки живой материи , которые присущи всем живым существам и отличают их от неживой материи:

1) Единство химического состава. В живых организмах 98% химического состава приходится на 4 элемента: углерод, кислород, азот и водород.

2) Раздражимость. Все живые существа способны реагировать на из­менение внешней и внутренней среды, что помогает им выжить. Например, кровеносные сосуды кожи млекопитающих при повышении температуры тела расширяются, рассеивая избыточное тепло и тем самым снова восстанавливая оптимальную темпе­ратуру тела. А зеленое растение, которое стоит на подоконнике и освещается только с одной стороны, тянется к свету, потому что для фотосинтеза нужна определенная освещенность.

3) Движение (подвижность). Животные отличаются от растений способностью перемещаться из одного места в другое, т. е. спо­собностью к движению. Животным необходимо двигаться, чтобы добывать пищу. Для растений подвижность необязательна: растения способны са­ми создавать питательные вещества из простейших соединений, доступных почти повсюду. Но и у растений можно наблюдать движения внутри кле­ток и даже движения целых органов, хотя и с меньшей, чем у животных, скоростью. Могут дви­гаться и некоторые бактерии, и одноклеточные водоросли.

4) Обмен веществ и энергии. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые организму и выделяя продукты жизнедеятельности. Питание, дыхание, выделение – разновидности обмена веществ.

Питание. Пища нужна всем живым существам. Они использу­ют ее как источник энергии и веществ, необходимых для роста и других процессов жизнедеятельности. Растения и животные различаются главным обра­зом по тому, как они добывают пищу. Почти все растения способны к фотосинтезу, т. е. они сами создают питательные вещества, используя энергию света. Фотосинтез - одна из форм автотрофного пи­тания. Животные и грибы питаются по-иному: они используют органическое вещество других организ­мов, расщепляя с помощью ферментов это органи­ческое вещество и усваивая продукты расщепления. Такое питание называют гетеротрофным. Гетеротрофами являются многие бактерии, хотя некото­рые из них автотрофны.

Дыхание. Для всех процессов жизнедеятельности нужна энер­гия. Поэтому основная масса питательных веществ, получаемых в результате автотрофного или гетеро­трофного питания, используется в качестве источни­ка энергии. Энергия высвобождается в процессе дыхания при расщеплении некоторых высокоэнерге­тических соединений. Высвобождаемая энергия за­пасается в молекулах аденозинтрифосфата (АТФ), который обнаружен во всех живых клетках.

Выделение. Выделение, или экскреция, - это выведение из орга­низма конечных продуктов обмена веществ. Такие ядовитые «шлаки» возникают, например, в процессе дыхания, и их надо обязательно удалять. Животные потребляют очень много белков, и, поскольку белки не запасаются, их необходимо расщепить, а затем вывести из организма. Поэтому у животных вы­деление сводится в основном к экскреции азотистых веществ. Еще одной из форм экскреции можно считать выведение из организма свинца, радио­активной пыли, алкоголя и массы других вредных для здоровья веществ.

5) Рост. Объекты неживой природы (например, кристалл или сталагмит) растут, присоединяя новое вещество к наружной поверхности. Живые существа растут изнутри за счет питательных веществ, которые орга­низм получает в процессе автотрофного или гетеро­трофного питания. В результате ассимиляции этих веществ образуется новая живая протоплазма. Рост живых существ сопровождается развитием – необратимым количественным и качественным изменением.

6) Размножение. Продолжительность жизни у каждого организма ограничена, однако все живое «бессмертно», т.к. живые организмы оставляют после смерти себе подобных. Вы­живание вида обеспечивается сохранением главных признаков родителей у потомства, возникшего пу­тем бесполого или полового размножения. Закодированная наследственная информация, которая передается от одного поко­ления к другому, содержится в молекулах нуклеиновых кислот: ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) и РНК (рибонуклеиновой кислоты).

7) Наследственность – способность организмов передавать свои признаки и функции следующим поколениям.

8) Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства.

9) Саморегуляция . Выражается в способности организмов поддерживать постоянство своего химического состава и функций в системе (например, постоянство температуры тела), физиологических процессов в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды. В отличие от живой материи мертвое органи­ческое вещество легко разрушается под действием механических и химических факторов окружающей среды. Живые существа обладают встроенной си­стемой саморегуляции, которая поддерживает про­цессы жизнедеятельности и препятствует неуправля­емому распаду структур и веществ и бесцельному выделению энергии.

Эти главные признаки живого более или менее выражены у любого организма и служат единственным показателем того, жив он или мертв. Не следует, однако, забывать, что все эти при­знаки - лишь наблюдаемые проявления главного свойства живой материи (протоплазмы) – ее спо­собности извлекать, превращать и использовать энергию извне. К тому же протоплазма способна не только поддерживать, но и увеличивать свои энер­гетические запасы.

2. Общие свойства живых организмов.

Итак, объектом биологических исследований является живой организм. Вне зависимости от уровня организации все живые организмы в процессе эво­люции воплотили в себе, в отличие от неорганического мира, ряд качест­венно новых свойств.

1) Земля как планета сформировалась около 4,5 млрд лет назад. Живые организмы в их самой примитивной форме появились около 0,5- 1 млрд лет назад. Следовательно, они были вынуждены «вписать­ся» в окружающие их явления неорганического мира - закон всемирного тяготения, газовую среду, температуру, электромагнитный фон и др.

2) Среда, в которую вписались живые организмы, представляет собой прочно связанную совокупность яв­лений физического мира, определяемую прежде всего соотношением пла­нет, и в первую очередь Земли и Солнца. Среди этих явлений есть эпизодические - атмосферные осадки, зем­летрясения, и явления, периодически повторяющиеся,- смена времен года, приливы и отливы океанов, восходы и заходы солнца и др. Живые организмы отразили их в своей организации. Особенно важны­ми для жизнедеятельности оказались периодически повторяющиеся воз­действия.

3) Живые организмы не только вписались во внешний мир, но и изолировали себя от него при помощи специальных барьеров. Структурно-функциональная единица барьеров - мембрана клетки - универсальна. Она примерно одинакова и у яйцеклетки морского ежа, и у нейрона головного мозга человека. Мембраны позволили первым живым организмам, с одной сторо­ны, обособиться от водной среды, в которой они возникли, а с другой - ак­тивно взаимодействовать с ней с целью удовлетворения своих потребностей.

Таким образом, организм можно определить как физико-химиче­скую систему, существующую в окружающей среде в стационарном состоянии. Именно эта способность живых систем сохранять стационарное состояние в условиях непрерывно меняющейся среды и обуслов­ливает их выживание. Для обеспечения стационар­ного состояния у всех организмов - от морфологи­чески самых простых до наиболее сложных - вы­работались разнообразные анатомические, физио­логические и поведенческие приспособления, слу­жащие одной цели – сохранению постоянства внутренней среды.

3. Понятие гомеостаза.

Впервые мысль о том, что постоянство внутрен­ней среды обеспечивает оптимальные условия для жизни и размножения организмов, была высказана в 1857 г. французским физиологом Клодом Бернаром. На протяжении всей его научной деятельности Клода Бернара поражала способность организмов регулировать и поддерживать в достаточно узких границах такие физиологические параметры, как температура тела или содержание в нем воды. Это представление о саморегуляции как основе физиоло­гической стабильности было сформулировано Клодом Бернаром в виде ставшего классическим утверждения: «Постоянство внутренней среды является обязательным условием свободной жизни». Для определения механизмов, под­держивающих такое постоянство, был введен термин гомеостаз (от греч. homoios -тот же; stasis -стояние). Вместе с тем постоянство внутренней среды организма – условное понятие, так как во всем организме непрерывно протекает бесчисленное множество различных процессов. Состояние организма непрерывно меняется, меняются и оптимальные значения жизненно важных показателей. Так, например, в обычном состоянии артериальное давление поддерживается на уровне 120/80. Это значение несколько снижается во время ночного сна, при быстром же беге, напротив, значительно увеличивается. Такие изменения – не отрицание гомеостаза, т.к. для каждого функционального состояния оптимальные значения артериального давления различны. Иногда для более точного определения явления гомеостаза используют термин « гомеокинез ».

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).

Перечислите и охарактеризуйте общие свойства живых систем. Как проявляются различные свойства живого на различных уровнях организации?

1. Единство химического состава. Все живые организмы преимущественно состоят из органических молекул: нуклеиновых кислот, белков, жиров и углеводов.

2. Клеточный принцип организации. Клетка - это элементарная структурно-функциональная единица, а также единица развития любого живого организма. В природе нет более мелких систем, которым были бы присущи все без исключения свойства живого. Неклеточных форм жизни, за исключением вирусов и бактериофагов, не существует.

3. Метаболизм - обмен веществ с окружающей средой и преобразование молекул, обеспечивающие постоянство химического состава организма и строения всех его частей, т. е. поддержание гомеостаза, а следовательно, непрерывность его функционирования в постоянно меняющихся условиях внешней среды.

4. Репродукция (размножение) - способность живых систем воспроизводить себе подобных. Осуществляется репродукция на всех уровнях организации живого:
- молекулярном (редупликация ДНК);
- субклеточном (удвоение пластид, центриолей, митохондрий в клетке);
- клеточном (деление клетки путем митоза);
- тканевом (поддержание постоянства клеточного состава за счет размножения отдельных - организменном:
а) бесполое размножение - увеличение численности и преемственность поколений осуществляются за счет митотического деления соматических клеток;
б) половое размножение - увеличение численности и преемственность поколений обеспечиваются половыми клетками - гаметами.

5. Наследственность - способность живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение.

6. Изменчивость - способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства.

7. Развитие и рост. Развитие живой природы - эволюция - необратимое, направленное, закономерное изменение объектов живой природы, сопровождающееся приобретением адаптаций (приспособлений), возникновением новых видов и вымиранием прежде существовавших форм. Онтогенез - индивидуальное развитие организма с момента оплодотворения и образования зиготы до смерти; заключается в последовательной смене комплексов признаков и свойств (фенотипов), в основе которой лежит изменение активности генетических программ. У конкретных живых организмов развитие обычно сопровождается ростом - увеличением массы организма за счет репродукции структур на всех уровнях организации организма.

8. Раздражимость - это способность организма избирательно реагировать на внешнее воздействие. У многоклеточных животных реакция на внешнее раздражение реализуется посредством нервной системы и называется рефлексом. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены и рефлексов. У них реакция на раздражение осуществляется в форме таксисов, тропизмов или настий. Таксисы - направленные движения организма в сторону раздражителя или от него (положительный и отрицательный таксис). Различают хемотаксис, фототаксис, термотаксис и др. Тропизмы - направленный рост частей растительного организма по отношению к раздражителю. Геотропизм - рост корневой системы растения по направлению к центру планеты; гелиотропизм - рост побеговой системы по направлению к солнцу, т. е. против силы тяжести. Настии - движения частей растения по отношению к раздражителю (движение листьев в течение светового дня в зависимости от положения солнца на небосводе; раскрытие и закрытие венчика цветка).

9. Дискретность (деление на части) - всеобщее свойство материи, характерное и для живых систем. Клетки состоят из отдельных органоидов, ткани - из клеток, органы - из тканей и т. д. Это свойство позволяет осуществить замену части без остановки функционирования системы в целом и возможность специализации различных частей на неодинаковых функциях.

10. Авторегуляция (саморегуляция) - способность живых организмов в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды поддерживать постоянство своего химического состава, структуры и интенсивность физиологических процессов - гомеостаз. Саморегуляция обеспечивается деятельностью регуляторных систем: нервной, эндокринной, иммунной и др. В биологических системах надорганизменного уровня саморегуляция осуществляется на основе межорганизменных и межпопуляционных отношений.