В чем заключается взаимосвязь различных уровней организации живой материи

В чем заключается взаимосвязь различных уровней организации живой материи

Подробное решение Раздел стр. 7 по биологии для учащихся 9 класса, авторов С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, И.Б. Агафонова, Н.И. Сонин 2016

Вопрос 1. Назовите уровни организации живой материи. Предложите критерии для сравнения разных уровней организации живой составьте и заполните таблицу «Уровни живой материи».

В настоящее время выделяют несколько уровней организации живой материи.

7. Биогеоценотический (экосистемный).

Каждый из этих уровней довольно специфичен, имеет свои закономерности, свои методы исследования. Даже можно выделить науки, ведущие свои исследования на определенном уровне организации живого. Например, на молекулярном уровне живое изучают такие науки как молекулярная биология, биоорганическая химия, биологическая термодинамика, молекулярная генетика и т.д. Хотя уровни организации живого и выделяются, но они тесно связаны между собой и вытекают один из другого, что говорит о целостности живой природы.

Вопрос 2. Как взаимосвязаны различные уровни организации живой материи?

Вопрос 3. Что такое самовоспроизведение (репродукция) живых организмов?

Самовоспроизведение или способность к размножению, т. е. воспроизведению нового поколения особей того же вида, – одно из основных свойств живых организмов. Потомство в главном всегда похоже на родителей, поэтому свойство организмов воспроизводить себе подобных тесно связано с явлением наследственности.

Вопрос 4. Что такое развитие? Какие формы развития вы знаете? Сравните их между собой.

Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. Развитие живой материи представлено индивидуальным развитием организмов, или онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом.

Филогенез, или эволюция, – это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением форм жизни. Результатом эволюции является всё многообразие живых организмов на Земле.

Вопрос 5. Что такое раздражимость? Какое значение она имеет для приспособления к условиям существования?

Вопрос 6. Опираясь на знания, полученные в курсе «Человек», приведите примеры саморегуляции физиологических процессов в своём организме.

Примером саморегуляции является поддержание постоянной температуры тела человека

Например, человек находится в жарком климате, температура организма становится выше нормы, тогда происходит расширение капилляров, кровь подходит близко к поверхности кожи, где и охлаждается, следовательно температура организма снижается. Другой пример: человек находится в условиях с низкой температурой окружающей среды, тогда капилляры, находящиеся в коже, сужаются, и тогда кровь меньше охлаждается, следовательно температура организма остается постоянной.

Вопрос 7. В чём значение ритмичности процессов жизнедеятельности? Приведите примеры ритмичности процессов в неживой и живой природе.

Биологические ритмы описаны на всех уровнях, начиная от простейших биологических реакций в клетке и кончая сложными поведенческими реакциями. Таким образом, живой организм является совокупностью многочисленных ритмов с разными характеристиками.

С понятием «ритма» связано представление о гармонии, организованности явлений и процессов. В переводе с греческого слово «ритм», «ритмос» означает соразмерность, стройность. Ритмическими называются такие явления природы, которые периодически повторяются. Это движение небесных тел, смена времен года, дня и ночи, периодичность приливов и отливов. А также чередование максимумов и минимумов солнечной активности.

Вопрос 8. Попробуйте сформулировать собственное определение жизни.

Жизнь — способ бытия сущностей (живых организмов), наделенных внутренней активностью, процесс развития тел органического строения с устойчивым преобладанием процессов синтеза над процессами распада, особое состояние материи, достигаемое за счёт следующих свойств.

Жизнь — это способ существования белковых тел и нуклеиновых кислот, существенным моментом которой является постоянный обмен веществ с окружающей средой, причем с прекращением этого обмена прекращается и жизнь.

Жизнь — это особый вид материального взаимодействия генетических объектов, которые осуществляют синтез (производство) себе подобных генетических объектов.

Жизнь — преобладание процессов синтеза над процессами распада, пул энергопотребляющих процессов изменения вещества и других объектов физической химии, в которых различимы два цикла (во времени) :

Жизнь — это химическая волна, то есть многомерная каталитическая циклическая химическая реакция. В каждый момент времени её существования, называемом временем жизни, в каждой отдельной нити реакции на любом уровне масштаба рассмотрения от молекул до классов живых организмов можно выделить три материальных элемента: ресурс, катализатор, результат.

Жизнь — это кибернетическая структура реализующая специфические информационные функции :

память, системы кодирования, записи, передачи, приема, декодирования и интерпретации (исполнения) управляющей информации,

собственный внутренний язык — систему сигналов, свойств и методов.

Способность «слушать» и «говорить» на внутреннем языке (обрабатывать сигналы, выполняя информационные функции)

Жизнь — процесс одностороннего обмена информацией о структуре между ограниченной частью материальной системы и её окружением, использующий эффект односторонней проводимости мембран. Проводимость мембраны живого организма в направлении «внутрь организма» для информации высока, для энтропии низка. В направлении «из организма» — наоборот: проводимость для информации низка, а для энтропии высока. Примером такой мембраны является физическая граница двух любых различных сред.

Жизнь биологическая — белковые тела, способные самостоятельно управлять синтезом или модификацией белка.

Жизнь — чудесное свойство, не зависящее от материи, даваемую и отбираемую у материи Богом. Различают конечную (во времени) жизнь тела и бесконечную жизнь души. Живой организм — это такой, в теле которого существует душа.

сложной структурой и обменом веществ.

Вопрос 9. Приведите примеры процессов и событий, происходящих на разных уровнях организации живого, участником которых вы были сегодня.

На молекулярном уровне постоянно идут процессы обмена веществ и энергии, так как мы ежедневно употребляем пищу. На организменном уровне идут процессы адаптации к окружающей среде. Мы выбираем безопасный маршрут из школы домой, одеваемся в соответствии с погодными условиями.

Источник

В чем заключается взаимосвязь различных уровней организации живой материи

Подробное решение параграф § 3 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. 2014

Какие уровни организации живой материи вам известны?

Какие вы знаете методы научных исследований?

Вопросы для повторения и задания

1. Как вы считаете, почему необходимо выделять различные уровни организации живой материи?

Жизнь на нашей планете представлена саморегулирующимися и самовоспроизводящимися системами различного ранга, открытыми для вещества, энергии и информации. Происходящие в них процессы жизнедеятельности и развития обеспечивают существование и взаимодействие этих систем. На каждом уровне организации живой материи существуют свои специфические особенности, поэтому в любых биологических исследованиях, как правило, какой-то определённый уровень является ведущим. Так, например, механизмы деления клетки изучают на клеточном уровне, а основные успехи в области генной инженерии достигнуты на молекулярно-генетическом. Но такое разделение проблем по уровням организации является весьма условным, потому что большинство задач биологии так или иначе касаются одновременно нескольких уровней, а порой и всех сразу. Например, проблемы эволюции затрагивают все уровни организации, а методы генной инженерии, реализуемые на молекулярно-генетическом уровне, направлены на изменение свойств всего организма.

2. Перечислите и охарактеризуйте уровни организации живой материи.

Молекулярно-генетический уровень. Как бы сложно ни была организована любая живая система, в её основе лежит взаимодействие биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, углеводов, а также других органических и неорганических веществ.

Клеточный уровень. Клетка — это структурно-функциональная единица всего живого. Существование клетки лежит в основе размножения, роста и развития живых организмов.

Тканевый уровень. Ткань — это совокупность клеток и межклеточного вещества, объединённых общностью происхождения, строения и выполняемой функции. В животных организмах выделяют четыре основных типа ткани: эпителиальную, соединительную, мышечную и нервную. В растениях различают образовательные, покровные, проводящие, механические, основные и выделительные (секреторные) ткани.

Органный уровень. Орган — это обособленная часть организма, имеющая определённую форму, строение, расположение и выполняющая конкретную функцию. Орган, как правило, образован несколькими тканями, среди которых одна (две) преобладает.

Организменный (онтогенетический) уровень. Организм — это целостная одноклеточная или многоклеточная живая система,

способная к самостоятельному существованию. Многоклеточный организм образован, как правило, совокупностью тканей и органов.

Популяционно-видовой уровень. Популяция — совокупность особей одного вида, в течение длительного времени проживающих на определённой территории, внутри которой осуществляется в той или иной степени случайное скрещивание и нет существенных внутренних изоляционных барьеров; она частично или полностью изолирована от других популяций данного вида.

Биогеоценотический (экосистемный) уровень. Биогеоценоз — исторически сложившаяся совокупность организмов разных видов, взаимодействующая со всеми факторами их среды обитания. В биогеоценозах осуществляется круговорот веществ и энергии.

Биосферный (глобальный) уровень. Биосфера — биологическая система высшего ранга, охватывающая все явления жизни в атмосфере, гидросфере и литосфере. Биосфера объединяет все биогеоценозы (экосистемы) в единый комплекс. В ней происходят все вещественно – энергетические круговороты, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.

3. Назовите биологические макромолекулы, входящие в состав живых систем.

Биологические макромолекулы: нуклеиновые кислоты, белки, углеводы, липиды.

4. Как проявляются свойства живого на различных уровнях организации?

5. Какие методы исследования живой материи вы знаете?

Научный метод – это совокупность действий, призванных помочь достижению желаемого результата.

Методы, используемые в биологии:

а. Эмпирические – наблюдение и эксперимент.

б. Теоретические – сравнение, анализ, синтез, обобщение, моделирование, математические обработка, исторический.

6. Может ли многоклеточный организм не иметь тканей и органов? Если вы считаете, что может, приведите примеры таких организмов.

Да, может. Таким примером служит отдел Низших растений, к которым относят все виды водорослей. Это низшие растения, состоящие из одной или нескольких клеток, последние образуют нити или слоевища, для крепления используют ризоиды. Дифференциации на ткани и органы отсутствует, поэтому они отнесены к отделу Низшие растения.

Подумайте! Вспомните!

1. Выделите основные признаки понятия «биологическая система».

– Система – упорядоченность, порядок, целостность, организация

2. Согласны ли вы с тем, что описательный период в биологии продолжается и в XXI в.? Ответ обоснуйте.

Да. Описательный метод исследования — это такой научный метод, который включает наблюдение и описание поведения участника без какого бы то ни было влияния на него. Многие другие методы сопровождаются описанием, это эксперимент, обобщение, исторический и др., даже моделирование и эксперимент в дальнейшем необходимо описать.

3. Рассмотрите рис. 5.

Определите, какое изображение было получено при помощи световой микроскопии, какое — при помощи электронной, а какое — результат использования сканирующего микроскопа. Объясните свой выбор.

А – световой микроскоп, его увеличение недостаточно большое, поэтому видны не все структуры (органоиды) одноклеточного животного; Б – электронный микроскоп, увеличение большое, можно различить структуры, находящиеся в цитоплазме, видны микроскопические структуры – цитоскелет (микротрубочки в цитоплазме); В – сканирующий микроскоп, видно объемное очертание организма, структура оболочки.

4. Из предыдущих курсов биологии, физики, химии или других предметов вспомните какую-нибудь хорошо известную вам теорию (закон или правило). Попробуйте описать основные этапы её (его) формирования.

Атомно-молекулярное учение М.В. Ломоносова (химия)

– Античная атомистика – представление о материи, возникшее в Древней Греции (Левкипп и его ученик Демокрит, 460-370 гг. до н.э.) Демокрит назвал мельчайшие частицы, из которых состоит вещество, «неделимые», что в переводе на греческий значит «атомы». Демокрит, развивая новое учение – атомистику, приписал атомам такие современные свойства, как размер и форму, способность к движению.

– Становление атомистической гипотезы. Последователь Демокрита Эпикур (342–270 гг. до н.э.) придал древнегреческой атомистике завершенность, предположив, что у атомов существует внутренний источник движения и они сами способны взаимодействовать друг с другом.

– Атомистическая теория Дальтона (1808 г.)

1) Все вещества состоят из атомов

2) Атомы одного химического вещества (химический элемент) обладают одинаковыми свойствами, но отличаются от атомов другого вещества

3) При взаимодействии атомов образуются молекулы (гомоядерные — простые вещества, гетероядерные — сложные вещества)

4) При физических явлениях молекулы не изменяются, при химических происходит изменение их состава

5) Химические реакции заключаются в образовании новых веществ из тех же самых атомов, из которых состояли исходные вещества.

5. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, подготовьте презентацию или красочный стенд на тему «Современное научное оборудование и его роль в решении биологических задач». С каким оборудованием вы уже познакомились при изучении курса «Человек и его здоровье»? Для каких целей его используют? Можно ли медицинское оборудование считать биологическим? Объясните свою точку зрения.

Современное научное оборудование и его роль в решении биологических задач:

– Лазерного конфокального микроскопа

– Моторизированных флуоресцентных микроскопов

– Автоматический ротационный микротом

– Автоматический микротом с вибрирующим лезвием

– Стереомикроскоп stemi-2000 cs с системой осветителей проходящего и падающего света

– Высокоскоростной клеточный сортера используется для анализа и разделения клеток по принципу флуоресценции

– Спектрофотометр hitachi-557 предназначен для измерения коэффициента пропускания и оптической плотности растворов и твердых образцов

– Высокоэффективный жидкостный микроколоночный хроматограф

– Просвечивающий электронный микроскоп

Можно ли медицинское оборудование считать биологическим? Объясните свою точку зрения.

Ваша будущая профессия

1. Оцените роль науки в жизни каждого человека и общества в целом. Напишите эссе по данной теме. Обсудите в классе, существует ли в настоящее время профессиональная деятельность, на которую не влияет развитие науки.

2. Оцените значение информации в современном обществе. Какова роль информации в успешном профессиональном росте? Раскройте смысл высказывания премьер-министра Великобритании Уинстона Черчилля (1874—1965) «Кто владеет информацией — тот владеет миром».

3. Попробуйте смоделировать ситуации, в которых вам могут пригодиться знания, полученные при изучении этой главы.

В настоящее время активно развиваются прикладные отрасли ботаники: растениеводство, лесное хозяйство, фармакология и парфюмерная промышленность. Велика роль ботаники в увеличении продуктивности культурных растений, в решении мировой продовольственной проблемы. На первый план выходят такие задачи, как рациональное использование и сохранение растительного мира, защита растений от неблагоприятных факторов. Многие современные науки, такие как генетика, молекулярная биология, экология, решают свои актуальные задачи, используя для исследования животных. Тесно связана с практической деятельностью человека прикладная зоология, которая включает сельскохозяйственную, лесную, медицинскую зоологию, паразитологию и другие разделы.

4. Специальность — комплекс приобретённых путём специальной подготовки и опыта работы знаний, умений и навыков, необходимых для определённого вида деятельности в рамках той или иной профессии. Профессия — социально значимый род занятий человека, вид его деятельности. Определите, что из ниже приведённого списка относится к специальности, а что — к профессии: биология, инженер-эколог, биотехнолог, экология, генный инженер, молекулярный биолог. Аргументируйте свой выбор.

Источник

Уровни организации живой материи: таблица

Уровни организации живой материи

Уровень организации живой материи – это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей иерар­хии живого.

Выделяют следующие уровни организации живой материи:

1.Молекулярный (молекулярно-генетический). На этом уровне живая материя организуется в сложные высокомолекулярные органические соединения, такие, как белки, нуклеиновые кис­лоты и др.

2.Субклеточный (надмолекулярный). На этом уровне живая материя организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные струк­туры.

3.Клеточный. На этом уровне живая материя представлена клетками.

Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого.

4.Органно-тканевой. На этом уровне живая материя организуется в ткани и органы. Ткань – совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган – часть многоклеточного организ­ма, выполняющая определенную функцию или функции.

5.Организменный (онтогенетический). На этом уровне живая материя представлена организмами.

Организм (особь, индивид) – неделимая единица жизни, ее реальный носитель, характеризующийся всеми ее признаками.

6.Популяционно-видовой. На этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция – совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида.

Вид – совокупность особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определенную область (ареал).

7.Биоценотический.

На этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз – совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории.

8.Биогеоценотический. На этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз – совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).

9.Биосферный. На этом уровне живая материя формирует биосферу.

Биосфера – оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.

Предсказать свойства каждого следующего уровня на основе свойств предыдущих уровней невозможно так же, как нельзя предсказать свойства воды, исходя из свойств кислорода и водорода. Такое явление носит название эмерджментность, то есть наличие у системы особых, качественно новых свойств, не присущих сумме свойств ее отдельных элементов. С другой стороны, знание особенностей отдельных составляющих системы значительно облегчает ее изучение.

Свойства живых систем

М. В. Волькенштейном предложено следующее определение жизни: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Однако до сих пор общепризнанного определения понятия «жизнь» не существует.

Но можно выделитьпризнаки (свойства) живой материи, отличающие ее от неживой.

1.Определенный химический состав. Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и объекты неживой природы, однако соотношение этих элементов различно. Макроэлементами живых существ являются углерод С, кислород О, азот N и водород Н (в сумме около 98% состава живых организмов), а также кальций Са, калий К, магний Мg, фосфор Р, сера S, натрий Nа, хлор Сl, железо Fе (в сумме около 1–2%).

Химические элементы, которые входят в состав живых организмов и при этом выполняют биологические функции, называютсябиогенными. Даже те из них, которые содержатся в клетках в ничтожно малых количествах (марганец Mn, кобальт Со, цинк Zn, медь Сu, бор В, иод I, фтор F и др.; их суммарное содержание в живом веществе составляет порядка 0,1 %), ничем не могут быть заменены и совершенно необходимы для жизни.

Химические элементы входят в состав клеток в виде ионов и молекул неорганических и органических веществ. Важнейшие неорганические вещества в клетке – вода (75–85 % от сырой массы живых организмов) и минеральные соли (1–1,5 %), важнейшие органические вещества – углеводы (0,2–2,0 %), липиды (1–5 %), белки (10–15 %) и нуклеиновые кислоты (1–2 %).

2.Клеточное строение. Все живые организмы, кроме вирусов, имеют клеточное строение.

3.Обмен веществ (метаболизм) и энергозависимость. Живые организмы являются открытыми системами, они зависят от поступ­ления в них из внешней среды веществ и энергии.

Живые существа способны использовать два вида энергии – световую и химическую, и поэтому признаку делятся на две группы: фототрофы (организмы, использующие для биосинтеза световую энергию – расте­ния, цианобактерии) и хемотрофы (организмы, использующие для биосинтеза энергию химических реакций окисления неорганических соединений – нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии и др.).

Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма – обмена веществ.

Выделяют две составные части метаболизма – катаболизм и анаболизм.

Катаболизм (энергетический обмен, диссимиляция) – совокупность реакций, приводящих к образованию простых веществ из более сложных (гидролиз полимеров до мономеров и расщепление последних до низкомолекулярных соединений углекислого газа, воды, аммиака и др. веществ). Катаболические реакции идут обычно с высвобождением энергии.

Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме – аденозинтрифосфата (АТФ). Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования, т.е. присоединения неорганического фосфата к АДФ. Катаболизм делится на несколько этапов:

1) подготовительный этап (расщепление сложных углеводов до простых – глюкозы, жиров до жирных кислот и глицерина, белков до аминокислот);

2) бескислородный этап дыхания – гликолиз, в результате глюкоза расщепляется до ПВК (пировиноградной кислоты); в итоге образуется 2АТФ (из 1 моль глюкозы).

У анаэробов или у аэробов при его недостатке кислорода протекает брожение.

3) кислородный этап – дыхание – полное окисление ПВК осуществляется в митохондриях эукариот в присутствии кислорода и включает две стадии: цепь последовательных реакций – цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот) и цикл переноса электронов; в итоге образуется 36АТФ (из 1 моль глюкозы).

Анаболизм (пластический обмен, ассимиляция) – понятие, противоположное катаболизму: совокупность реакций синте­за сложных веществ из более простых (образование углеводов из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза, реакции матричного синтеза).

Для протекания анаболических реакций требуются затраты энергии. Наиболее важным метаболическим процессом пластического обмена является фотосинтез (фотоавтотрофия) – синтез органических со­единений из неорганических за счет энергии света.

Процессы пластического и энергетического обмена неразрывно связаны между собой.

Все синтетические (анаболические) процессы нуждаются в энергии, поставляемой в ходе реакций диссимиляции. Сами же реакции расщепления (катаболизма) протекают лишь при участии ферментов, синтезируемых в процессе ассимиляции.

4.Саморегуляция (гомеостаз). Живые организмы обладают способностью поддерживать гомеостаз – постоянство своего химического состава и интенсивность обменных процессов.

5.Раздражимость. Живые организмы проявляют раздражимость, то есть способность отвечать на определенные внешние воздействия специфическими реакциями.

Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществлявляется с участием нервной системы – рефлекс. Реакция на раздражение у простейших животных называется – таксис, выражающийся в изменении характера и направления движения. По отношению к раздражителю выделяют фототаксис – движение под воздействием источника света, хемотаксис – перемещение организма в зависимости от концентрации химических веществ и др.

Основные уровни организации живой природы

Выделяют положительный или отрицательный таксис в зависимости от того, действует раздражитель на организм позитивно или негативно.

Реакция на раздражение у растений – тропиз,выражающийся в определенный характер роста. Так, гелиотропизм (от греч. «Гелиос» – Солнце) означает рост наземных частей растений (стебля, листьев) по направлению к Солнцу, а геотропизм (от греч.

«Гея» – Земля) – рост подземных частей (корней) по направлению к центру Земли.

6.Наследственность. Живые организмы способны переда­вать неизменными признаки и свойства из поколения в поколение с помощью носителей информации – молекул ДНК и РНК.

7.Изменчивость. Живые организмы способны приобретать новые признаки и свойства.

Изменчивость создает разнообразный исходный материал для естественного отбора, т.е. отбора наиболее приспособленных особей к конкретным условиям существования в природных условиях, что в свою очередь приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

8.Самовоспроизведение (размножение). Живые организмы способны размножаться – воспроизводить себе подоб­ных.

Благодаря размножению осуществляются смена и преемственность поколений. Принято различать два основных типа размножения:

— Бесполое размножение (участвует одна особь) наиболее широко распространено среди прокариот, грибов и растений, но встречаются и у различных видов животных.

Основные формы бесполого размножения: деление, спорообразование, почкование, фрагментация, вегетативное размножение и клонирование (клон – генетическая копия одной особи).

— Половое размножение (обычно осуществляется двумя особями) характерно для подавляющего большинства живых организмов и имеет огромное биол.

значение. Вся совокупность явлений, связанных с половым размножением, складывается из 4 основных процессов: образование половых клеток – гамет (гаметогенез); оплодотворение (сингамия – слияние гамет и их ядер) и образование зиготы; эмбиогенез (дробление зиготы и формирование зародыша); дальнейший рост и развитие организма в послезародышевый (постэмбриональный) период.

Биологическое значение полового размножения заключается не только в самовоспроизведении особей, но и в обеспечении биологического разнообразия видов, их адаптивных возможностей и эволюционных перспектив. Это позволяет считать половое размножение биологически, более прогрессивным, чем бесполое. Половое размножение осуществляется с помощью специализированных половых клеток – гамет, имеющих вдвое меньшим числом хромосом, чем соматические клетки.

Женские гаметы называют яйцеклетками, мужские – сперматозоидами. Для некоторых групп организмов характерны так называемые нерегулярные типы полового размножения: партеногенез (развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки – пчелы, муравьи, термиты, тля, дафнии), апомиксис (развитие зародыша из клеток зародышевого мешка или неоплодотворенной яйцеклетки у цветковых растений) и др.

9.Индивидуальное развитие (онтогенез). Каждой особи свойственен онтогенез – индивидуальное развитие организма от зарождения до конца жизни (смерти или нового деления).

Развитие сопровождается ростом.

10.Эволюционное развитие (филогенез). Живой материи в целом свойственен филогенез – историческое развитие жизни на Земле с момента ее появления до настоящего времени.

11.Адаптации. Живые организмы способны адаптироваться, то есть приспосабливаться к условиям окружающей среды.

12.Ритмичность. Живые организмы проявляют ритмичность жизнедеятельности (суточную, сезонную и др.).

13.Целостность и дискретность. С одной стороны, вся живая материя целостна, определенным образом организована и подчиняется общим законам; с другой стороны, любая биологическая система состоит из обособленных, хотя и взаимосвязанных элементов.

Любой организм или иная биологическая система (вид, биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, т.е. обособленных или отграниченных в пространстве, но, тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство.

14.Иерархичность. Начиная от биополимеров (белков и нук­леиновых кислот) и заканчивая биосферой в целом, все живое находится в определенной соподчиненности.

Функциони­рование биологических систем на менее сложном уровне делает возможным существование более сложного уровня.

15.Негэнтропия. Согласно II закону термодинамики все процессы, самопроизвольно протекающие в изолированных системах, развиваются в направлении понижения упорядоченности, т.е. возрастания энтропии. В то же время по мере роста и развития живые организмы, наоборот, усложняются, что, казалось бы, противоречит второму началу.

На самом деле это мнимое противоречие. Дело в том, что живые организмы представляют собой открытые системы. Организмы питаются, поглощая при этом энергию извне, выделяют в окружающую среду тепло и продукты жизнедеятельности, наконец, погибают и разлагаются.

По образному выражению Э. Шредингера, «организм питается отрицательной энтропией». Совершенствуясь и усложняясь, организмы вносят хаос в окружающий их мир.

Кроме перечисленных, иногда выделяют физиологические свойства, присущие живому – рост, развитие, выделение и т.д.

Живая материя на Земле представляет собой сложную систему, структуру которой определяет ряд иерархически связанных уровней — от органических молекул до биосферы, — возникших эволюционным путем.

Первый и самый низший уровень организации живой материи — это молекулярный.

На нем выделяют биополимеры, которые не встречаются (или почти не встречаются) в неживой природе, и для которых характерны определенные химические реакции, а также образование комплексов молекул. На молекулярном уровне жизни осуществляются такие процессы как редупликация ДНК, синтез молекул АТФ, катализ и др. Это элементарные явления этого уровня, а элементарными объектами на нем являются биологические молекулы.

Следующий уровень — клеточный. Элементарной единицей на нем выступает клетка.

Для нее характерно проявление почти всех свойств живого: обмен веществ и поток энергии, гомеостаз, размножение и др. Клетка лежит в основе живой материи на Земле, вне ее жизни нет.

Такие уровни организации живой материи как тканевой и органный часто объединяют в один — тканево-органный. Этот уровень характерен только для многоклеточных организмов. Элементарными единицами здесь являются ткани и органы. Ткань — это группа клеток, сходного строения и функциональности.

Она образуется в процессе онтогенеза многоклеточного организма путем дифференцировки клеток. Орган обычно состоит из нескольких разных тканей, объединенных между собой для выполнения единой функции. Органы, в свою очередь, объединяются в системы органов. Элементарными проявлениями жизни на тканево-органном уровне являются различные процессы жизнедеятельности, обеспечиваемые соответствующими тканями, органами, системами органов.

У одноклеточных организмов (например, инфузорий) есть специальные клеточные органоиды, аналогичные по функциям органам многоклеточных.

Так сократительная вакуоль по-сути представляет собой выделительную систему, пищеварительная вакуоль — пищеварительную и т. п.

Организм, особь или индивидуум — это элементарная единица организменного уровня организации жизни. На этом уровне наиболее ярко проявляются такие свойства живой материи как рост и развитие (онтогенез), размножение, раздражимость. Для одноклеточных форм жизни организменный и клеточный уровни совпадают. Многоклеточный организм представляет собой комплекс систем органов, каждая из которых выполняет свои функции, но во взаимосвязи с другими системами.

Уровни организации живой материи. Методы биологии

Организмы одного вида живут в природе не изолированно друг от друга. Обычно они объединены в популяции — совокупности особей одного вида, населяющих одно местообитание. Вид обычно состоит из множества популяций. Таким образом выделяют популяционно-видовой уровень организации живой материи. Именно в популяциях происходит половое размножение, накопление генетического разнообразия и элементарные эволюционные процессы, приводящие в конечном итоге к видообразованию.

Т. е. эволюция жизни на Земле возможна только на надорганизменном уровне.

На биогеоценотическом (экосистемном) уровне происходит объединение популяций разных видов, но обитающих на одной территории. Эти популяции взаимосвязаны пищевыми цепями, потоком энергии, созданием друг для друга условий обитания.

Биогеоценоз — элементарная единица этого уровня, для которого характерны такие явления как поток энергии и круговорот веществ.

Все биоценозы Земли составляют последний наивысший уровень организации жизни — биосферный. Элементарная единица — биосфера (причем только одна единственная). На этом уровне происходят глобальные круговороты веществ и превращения энергии, объединяющие все экосистемы в единое целое.

Уровни организации живой материи

В настоящее время выделяют несколько уровней организации живой материи.

Любая живая система проявляется на уровне функционирования биополимеров, построенных из мономеров. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.

Существует три типа биологических полимеров:

Не менее важными для организма органическими соединениями являются также липиды.

Клетка является структурной и функциональ­ной единицей живых организмов, она представляет собой саморегулирующуюся, самовоспроизводящуюся живую систему.

Свободноживущих неклеточных форм жизни на Земле не существует.

Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток и межклеточного вещества, объединенных выполнением общей функции.

Органы — это структурно-функциональные объединения нескольких типов тканей. Например, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций, среди которых наиболее значительная — защитная, т.е. функция отграничения внутренней среды организма от окружающей среды.

Многоклеточный организм представляет собой целостную систему органов, специализированных для выполнения различных функций.

Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка.

В этой системе осуществляются простейшие, эволюционные преобразо­вания.

Биогеоценоз — совокупность организ­мов разных видов и факторов среды их обитания, объединенных обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.

Биосфера — система высшего порядка, охва­тывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.

Клетка представляет собой обособленную, наименьшую по размерам структуру, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях окружающей среды поддерживать эти свойства в самой себе, а также передавать их в ряду поколений.

Клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм — одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных.

В природе ей принадлежит роль элементарной структурной, функциональной и генетической единицы.

Благодаря заложенным в ней механизмам клетка обеспечивает обмен веществ, использование биологической информации, размножение, свойства наследственности и изменчивости, обусловливая тем самым присущие органическому миру качества единства и разнообразия.

В организации живого все указанные свойства проявляются на всех уровнях. Но каждый из них имеет и свои особенности. Проявления жизни чрезвычайно разнообразны.

Структурные уровни организации живой материи отражают критерий масштабности мира живой природы. Вслед за известным генетиком И..В.Тимофеевым-Ресовским выделим четыре уровня организации живой материи: молекулярно-генетический, онтогенетический, популяционно-видовой и биогеоценозный.

При этом критериями должны быть элементарные структуры и явления, которые прояв­ляются на данном уровне. Деление живой материи на уровни весьма условно, но отражает системный подход в изучении природы. Уровни организации жизни.

Для живой природы характерны разные уровни организации ее структур, между которыми существует сложное соподчинение.

Жизнь на каждом уровне изучают соответствующие разделы биологии: молекулярная биология, цитология, генетика, анатомия, физиология, эволюционное учение, экология.

Уровни организации жизни

Шесть основных структурных уровней жизни:

Общая биология изучает законы, характерные для всех уров­ней организации жизни.

1. Самый нижний, наиболее древний уровень жизни — это уровень молекулярных структур. Здесь проходит граница между живым и неживым.

Выше находится клеточный уровень жизни. И клетка, и заключенные в ней молекулярные структуры в глав­ных чертах строения у всех организмов сходны.

Было показано, что живое вещество обладает способностью к саморегуляции, поддерживающей жизнедеятель­ность и препятствующей неуправляемому распаду структур и веществ и рассеянию энергии, тогда как мертвое орга­ническое вещество подвержено самопроизвольному распаду.

В то же время организму присущи свойства, отличные от свойств составляющих его частей.

2. Клеточный уровень. Особь, индивид— элементарная неделимая единица жизни на Земле. Элементарными структурами являются клетки. Клетка—структурная и функциональная единица, а также единица размножения и развития всех организмов.

Клеточный, субклеточный подуровни отражают процессы специализации клеток и внутриклеточных внедрений. Процессы в самой клетке происходят в специализиро ванных органоидах. Живая клетка — это сложная высоко-упорядоченная система. Установлено, что в клетке непре­рывно совершается синтез крупных молекул из мелких и простых (анаболические реакции, на которые тратится энергия) и их распад (катаболические реакции).

Сово­купность их в клетке есть процесс метаболизма. Особи, изучаемые на этом уровне, не существуют абсолютно изолированно в природе, они объединены на более высоком уровне организации — на уровне популяции.

3 Онтогенетический уровень — следующий уровень организации жизни, на котором изучается организм как целостная сложная саморегулирующая система, способная самостоятельно существовать.

Внутри него выделяют организменный и органно-тканевый подуровни, отражающие признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живой материи.

Онтогенез — процесс реализации наследственной информации, закодированной в зародышевой клетке. Проверяется согласованность ее с работой управляющих систем особи в пространстве ивремени жизни на Земле. Термин онтогенез ввел Э.Геккель (1866 г.) для рассмотрения структурной и функциональной организации отдельных организмов.

4. Популяционно-видовой — следующий уровень организации жизни на Земле — образуется, когда относящиеся к одному виду особи сходны по структуре, имеют одинаковый кариотип (греч.

karyon «орех, ядро ореха»; здесь — ядро клетки) и единое происхождение, способны к скре­щиванию и дают плодовитое потомство. Популяция — совокупность особей одного вида, занимающих одну терри­торию и обменивающихся генетическим материалом.

Популяция — часть вида, т.е. все составляющие ее особи принадлежат к одному виду. Она более однородна по составу, поскольку между ее особями происходит непрерывный обмен генами.

Популяция—элементарная единица в современной теории эволюции. Элементарное явление — мутация. На популяцию могут оказывать давление и вызывать ее изменение — мутационный процесс, популяционные волны, изоляция и естественный отбор.

При нарушении изоляции между различными популяциями происходит скрещивание или обмен генами. Этот уровень важен при определении численности популяций и эволюции живого.

Вид — генетически замкнутая система. Поскольку между видами не может быть скрещивания, то возникшая мутация не выйдет за пределы вида. Организмы, обитающие на изолированных островах, образуют подвид, иногда подвид образуют группы популяций.

Число видов на Земле пытались подсчитать многие.

Генетик Т. Добржанский насчитал (1953 г.) 1 млн. видов животных и 265,5 тыс. видов растений, таким образом, животный мир более разнообразен (по современным оценкам, видов животных — от 1,5 до 2 млн, видов расте­ний — около 500 тыс.). Но среди животных 75% приходится на долю членистоногих, но не все виды еще открыты. Позвоночных — менее 4%, из них 1/2 — виды рыб, а млекопитающих — еще на порядок меньше.

Из 3500 видов млекопитающих 2500 — грызуны. В растительном мире около 150 тыс. видов покрытосеменных (цветковых) растений, развившихся из голосеменных (семенных папо­ротников или близких к ним растений).- 5. Биогеоценозный уровень — следующий уровень структуры живой материи.

Популяции разных видов, населяющие участок земной поверхности или водоем с определенными природно-климатическими условиями (среда обитания, или геоценоз), и связанное с ними сооб­щество растений, животных и микроорганизмов образуют неразделимый взаимообусловленный (с динамичными обратными связями) комплекс — биоценоз. Это понятие ввел В.Н.Сукачев (1940 г.). Рациональное использование природы невозможно без знания структуры и функцио­нирования биогеоценозов. Биогеоценоз автономен и саморегулируем и поэтому является элементарной единицей этого уровня и служит средой для входящих в него популяций.

Биомы — крупнейшие наземные сообщества, тесно связанные с определенными природными зонами и поясами.

Растения и животные существуют в тесной зависимости от окружающей неживой природы и от других организмов, испытывают на себе их воздействие и приспосабливаются к ним. В процессе исторического развития и естественного отбора на Земле под влиянием конкретных природных факторов сложились различные группы организмов — сообщества, взаимодействующие со своей средой обитания. Вместе с конкретными участками поверхности, занима­емыми биоценозами, и прилегающей атмосферой они называются экосистемой.

По определению А.Тенсли, экосистема — взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществом и энергией. Изучением взаимоотношений совместно живущих организмов и их зависимости от внешней среды занимается отрасль биологии — экология. Этот термин предложил в 1866 г. немецкий биолог-эволюционист Э.Геккель, сторонник и пропагандист учения Дарвина.

Совокупность биогеоценозов составляет земную био­сферу, они связаны круговоротом вещества и энергии.

В этом круговороте жизнь выступает ведущим фактором (В.И.Вернадский, В.Н.Сукачев). И биогеоценоз — открытая система, имеющая энергетические «входы» и «выходы», которые связывают соседние биогеоценозы.

Источник