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).
Современная наука делит всю природу на живую и неживую. На первый взгляд, это деление может показаться простым, но иногда довольно трудно решить, является ли определенный действительно живым или нет. Всем известно, что основные свойства, признаки живого - это рост и размножение. Большинство ученых используют семь жизненных процессов или признаков живых организмов, которые отличают их от неживой природы.
Что характерно для всех живых существ
Все живые существа:
- Состоят из клеток.
- Имеют разные уровни клеточной организации. Ткань - группа клеток, выполняющих общую функцию. Орган - группа тканей, выполняющих общую функцию. Система органов - группа органов, выполняющих общую функцию. Организм - любое живое существо в комплексе.
- Используют энергию Земли и Солнца, которая им необходима для жизни и роста.
- Реагируют на окружающую среду. Поведение - это сложный комплекс реакций.
- Растут. Деление клеток - это упорядоченное образование новых клеток, которые растут до определенного размера, а затем делятся.
- Размножаются. Размножение не играет существенной роли для выживания отдельных организмов, но оно важно для выживания всего вида. Все живые существа размножаются одним из следующих способов: бесполое (производство потомства без использования гамет), половое (производство потомства путем соединения половых клеток).
- Адаптируются и приспосабливаются к условиям окружающей среды.
Основные признаки живых организмов
- Движение. Все живое может двигаться и менять свое положение. Это более очевидно на примере животных, которые умеют ходить и бегать, и менее очевидно у растений, части которых могут двигаться, чтобы отследить движение солнца. Иногда движение может быть настолько медленным, что его очень трудно увидеть.
- Дыхание - это химическая реакция, которая происходит внутри клетки. Это процесс высвобождения энергии из пищевых веществ во всех живых клетках.
- Чувствительность - способность обнаруживать изменения в окружающей среде. Все живые существа способны реагировать на такие раздражители, как свет, температура, вода, гравитация и так далее.
- Рост. Все живые существа растут. Постоянное увеличение количества клеток и размеров тела называется ростом.
- Размножение - способность воспроизводить и передавать генетическую информацию своему потомству.
- Экскреция - избавление от отходов и токсинов. В результате многих химических реакций, протекающих в клетках, необходимо избавляться от продуктов обмена, которые могут отравить клетки.
- Питание - потребление и использование питательных веществ (белки, углеводы и жиры), необходимых для роста, восстановления тканей и получения энергии. У разных видов живых существ это происходит по-разному.
Все живые существа состоят из клеток
Каковы основные признаки Первым из того, что делает живые организмы уникальными, является то, что все они состоят из клеток, которые считаются строительными блоками жизни. Клетки удивительны, несмотря на свой небольшой размер, они могут работать вместе, формируя такие большие структуры тела, как ткани и органы. Клетки также являются специализированными - например, клетки печени находятся в одноименном органе, а клетки мозга функционируют только в голове.
Некоторые организмы сделаны из всего лишь одной клетки, например, многие бактерии, в то время как другие состоят из триллионов клеток, например, человек. являются очень сложными существами, имеющими невероятную клеточную организацию. Эта организация начинает свой путь с ДНК и простирается на весь организм.
Размножение
Основные признаки живого (биология описывает это даже в школьном курсе) включают в себя также такое понятие, как размножение. Каким образом все живые организмы попадают на Землю? Они появляются не из воздуха, а путем размножения. Существует два основных способа производства потомства. Первое - это известное всем половое размножение. Это когда организмы производят потомство путем объединения своих гамет. Люди и многие животные попадают в эту категорию.
Другим типом размножения является бесполое: организмы производят потомство без гаметы. В отличие от полового размножения, где потомство имеет разный генетический состав, не такой, как у любого из родителей, бесполый способ дает потомство, генетически идентичное своему родителю.
Рост и развитие
Основные признаки живого предполагают также рост и развитие. Когда потомство появляется на свет, оно не остается таким навсегда. Отличным примером может стать сам человек. В процессе роста люди меняются, и чем больше времени проходит, тем сильнее эти отличия заметны. Если сравнить взрослого человека и малыша, которым он когда-то пришел в этот мир, то различия просто колоссальные. Организмы растут и развиваются на протяжении всей жизни, но эти два термина (рост и развитие) не означают одно и тоже.
Рост - это когда меняется размер, от маленького к большому. Например, с возрастом растут все органы живого организма: пальцы, глаза, сердце и так далее. Развитие подразумевает возможность изменения или трансформации. Этот процесс начинается еще до рождения, когда появляетсясь первая клетка.
Энергия
Рост, развитие, клеточные процессы и даже размножение могут происходить только в том случае, если живые организмы принимают и могут использовать энергию, что также входит в основные признаки живого существа. Все жизненные энергии, в конечном счете, идут от солнца, и эта сила дает энергию всему на Земле. Многие живые организмы, такие как растения и некоторые водоросли, используют солнце, чтобы произвести свои собственные продукты питания.
Процесс преобразования солнечного света в химическую энергию называется фотосинтезом, а организмы, которые могут его производить, называются автотрофами. Тем не менее, многие организмы не могут создавать себе пищу самостоятельно, и поэтому им приходится питаться другими живыми организмами для получения энергии и питательных веществ. Организмы, которые питаются другими организмами, называются гетеротрофами.
Ответная реакция
Перечисляя основные признаки живой природы, важно отметить тот факт, что всем живым организмам присуща способность реагировать определенным образом на различные стимулы окружающей среды. Это означает, что любые изменения в окружающей среде запускают определенные реакции в организме. Например, такое как венерина мухоловка, захлопнет свои кровожадные лепестки довольно быстро, если туда приземлится ничего не подозревающая муха. Если есть такая возможность, черепаха выйдет погреться на солнышке, а не останется в тени. Когда человек слышит урчание у себя в животе, то он пойдет к холодильнику, чтобы сделать бутерброд, и так далее.
Раздражители могут быть внешними (вне организма человека) или внутренними (внутри тела), и они помогают живым организмам сохранять равновесие. Они представлены в виде различных органов чувств в организме, таких как: зрение, вкус, обоняние и осязание. Скорость реагирования может варьироваться в зависимости от организма.
Гомеостаз
Основные признаки живых организмов включают в себя регуляцию которая называется гомеостазом. Например, регуляция температуры очень важна для всех живых существ, потому что температура тела влияет на такой важный процесс, как метаболизм. Когда телу становится слишком холодно, эти процессы замедляются, и организм может погибнуть. Противоположное происходит, если организм перегревается, процессы ускоряются, и все это приводит к тем же губительным последствиям.
Что общего имеют живые существа? Они должны иметь все основные признаки живого организма. Например, облако может увеличиваться в размерах и перемещаться из одного места в другое, но это не живой организм, так как оно не обладает всеми приведенными выше характеристиками.
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 ».
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.
Постулатами теории биологической эволюции являются три свойства живых организмов - индивидуальная изменчивость, наследственность и борьба за существование.
Свойства:
Единство химического состава живых существ
Живые организмы образованы молекулами органических и неорганических веществ. Основную массу органических веществ клетки составляют белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, АТФ и другие вещества. Неорганические вещества клетки - вода, минеральные соли и др. Молекулы органических веществ образуют органоиды клетки. Вода с растворенными в ней веществами составляет внутреннюю среду клетки.
В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение элементов в живом и неживом неодинаково. В живых организмах 98 % химического состава приходятся на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород.
Обмен веществ и энергии это общее свойство всего живого, которое лежит в основе поддержания жизни. Живые организмы способны поглощать определенные вещества из окружающей среды, преобразовывать их, получать энергию за счет этих преобразований и выделять ненужные остатки этих веществ обратно в окружающую среду. Обмен веществ (метаболизм) делится на пластический (запасание веществ) и энергетический (расщепление веществ). Для извлечения энергии вещества разлагаются, для ее запасания они синтезируются. Причем, синтез собственных веществ, из которых строятся тела живых организмов, тоже протекает с затратами энергии и является частью пластического обмена (анаболизма).
Как физиологическое понятие обмен веществ включает в себя несколько не связанных на первый взгляд процессов: питание и пищеварение у животных и фотосинтез у растений, дыхание и выделение (включая потоотделение) у млекопитающих. Именно в ходе этих процессов организмы обеспечивают себя не только необходимыми веществами, но и энергией. У человека, как вы знаете, обмен веществ и другие процессы контролируются нервной и эндокринной системами. Это основа следующего свойства живого.
Важный признак живых систем - использование внешних источников энергии в виде пищи, света и др . Через живые системы проходят потоки веществ и энергии, вот почему они открытые. Основу обмена веществ составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции, т.е. процессы синтеза веществ в организме, и диссимиляции, в результате которых сложные вещества и соединения распадаются на простые и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма.
Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени; поддержание жизни связано с самовоспроизведением . Любой вид состоит из особей, каждая из которых рано или поздно перестанет существовать, но благодаря самовоспроизведению жизнь вида не прекращается. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте ДНК. Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных.
Наследственность заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена относительной стабильностью, т.е. постоянством строения молекул ДНК.
Саморегуляция - это способность живых систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном уровне свои показатели (физиологические и др.). Только живое может реагировать на изменения окружающей среды таким образом, что показатели внутренней среды остаются постоянными, не изменяются. Так, гормон инсулин понижает количество глюкозы в крови, если ее становится много, а глюкагон и адреналин повышают количество глюкозы при ее недостатке.
У теплокровных животных существуют многочисленные механизмы терморегуляции поддержания температуры тела на определенном постоянном уровне вне зависимости от температуры окружающей среды. Это интенсивное потоотделение и расширение капилляров кожи для охлаждения и их сужение для согревания.
В природных сообществах происходит саморегуляция численности растений и животных. Например, количество хищников находится в определенной зависимости от количества их жертв. Если хищников становится больше, то они поедают слишком много жертв и затем сами погибают от голода, давая таким образом возможность уцелевшим жертвам размножиться до нормального уровня.
Раздражимость - способность живых систем реагировать на внешние или внутренние воздействия (изменения). В организме человека раздражимость часто связана со свойством нервной, мышечной и железистой тканей осуществлять ответную реакцию в виде выработки нервного импульса, мышечного сокращения или секреции веществ (слюны, гормонов и т. д.). У живых организмов, лишенных нервной системы, раздражимость может проявляться в движениях. Так, амебы и другие простейшие покидают неблагоприятные растворы с высокой концентрацией соли. А растения изменяют положение побегов для максимального поглощения света (тянутся к свету).
Возбудимость - способность живых систем отвечать на действие раздражителя. А возбуждение конкретная ответная реакция, возникающая в итоге раздражения и возбудимости. Нервные, мышечные и железистые ткани относятся к возбудимым, а костная, например, I шт. Костные клетки не отвечают на воздействие изменением заряда мембраны, немедленным синтезом и выделением веществ или сокращением. Одной из завершенных реакций на раздражимость и возбудимость является движение в пространстве.
Движение способность к перемещению. Это тоже общее свойство живого, хотя, на первый взгляд, кажется, что некоторые организмы его лишены. В любой живой эукариотической клетке происходит движение цитоплазмы. Даже прикрепленные животные обычно способны к небольшим движениям. Растениям свойственны «ростовые» движения, которые осуществляются за счет увеличения числа или размеров клеток.
Размножение - общее свойство организмов, обеспечивающее непрерывность жизни в ряду поколений, т. е. исторически. Это не простая способность к самокопированию. В ходе размножения сохраняются свойства и признаки исходного материнского (предкового) организма. Но наряду с этим проявляется изменчивость.
Размножение клеток в многоклеточном организме лежит в основе их роста. Рост одноклеточных достигается за счет обмена веществ и увеличения объема цитоплазмы и количества органоидов.