Признаки и свойства живой материи. Уровни организации живой материи. Биологическая терминология и единицы измерения

Феноменология жизни

Структурная иерархия живой материи.

М.В. Волькенштейн предложил следующее определение жизни: «Живые тела, существующие на Земле, представ­ляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящие­ся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот». Строго и четкого определения понятия «жизнь» не существует, однако возможно перечислить и описать те признаки живой материи, которые ее отличают от неживой.

1. Определенный химический состав. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в неживые объекты, однако их соотношение различно. Основными биогенными элементами являются макроэлементы H, C, O, N (98% массы живых организмов). Помимо них важны микроэлементы Na, Mg, Cl, P, S, Fe, Ca и др. Кроме того, все живые организмы построены из 4 основных групп органических веществ: нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и липиды .

2. Клеточное строение. Все живые организмы имеют определенную организацию, структурной и функциональной единицей которой для всех организмов (кроме вирусов) является клетка .

3. Обмен веществ и энергозависимость. Организмы – открытые системы , являющиеся устойчивыми лишь при непрерывном доступе к ним веществ и энергии извне. При этом живая система постоянно находится в состоянии динамического равновесия.

4. Саморегуляция. Живые организмы обладают способностью поддерживать постоянство своего хим. состава и интенсивность обменных процессов.

5. Раздражимость – способность организма отвечать на определенные воздействия специфическими реакциями. Наиболее яркой формой проявления раздражимости является движение. У растений это тропизмы , ростовые движения, у примитивных животных – таксисы . Реакции многоклеточных на раздражение осуществляются с помощью нервной системы и называются рефлексами .

6. Наследственность. Для живых организмов характерна способность передавать признаки и свойства в неизменном виде из поколения в поколение с помощью носителей информации ДНК.

7. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; создает разнообразный материал для естественного отбора.

8. Размножение – способность живых существ воспроизводить себе подобных. Благодаря размножению осуществляются смена и преемственность поколений. Типы размножения:бесполое (осуществляется неполовыми, соматическими клетками) иполовое (осуществляется половыми клетками).

Бесполое размножение 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 характерно для подавляющего большинства живых организмов и имеет огромное биологические значение. Вся совокупность явлений, связанных с половым размножением, складывается из 4 основных процессов: 1) гаметогенез – образование половых клеток (гамет); 2) оплодотворение (сингамия – слияние гамет и их ядер) и образование зиготы; 3) эмбиогенез (дробление зиготы и формирование зародыша); 4) 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.

Для некоторых групп организмов характерны нерегулярные типы полового размножения – партеногенез – развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки (пчелы, муравьи, термиты, тля, дафнии), она обеспечивает быстрый рост численности видам.

9. Онтогенез – индивидуальное развитие. Новый организм возникает в большинстве случаев в результате слияния половых клеток (гамет). В процессе роста и развития постепенно возникает специфическая организация индивида. Продолжительность жизни особей ограничена процессами старения, приводящими в конечном итоге к смерти.

10. Филогенез – эволюционное развитие. Все живые организмы существуют не только в пространстве, но и во времени. Филогенез есть необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся появлением новых видов и прогрессивным усложнением жизни.

11. Целостность и дискретность. С одной стороны, живая материя целостна, определенным образом организована, подчиняется ряду специальных только для нее характерных законов. С другой стороны, она дискретна (делима), т.к. любая биол. система состоит из обособленных, хотя и тесно взаимосвязанных элементов.

12. Негэнтрорийность. 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.

Принцип дискретности лег в основу представлений об уровнях организации живой материи.

Уровни организации живой материи

Уровень организации – функциональное место биологической структуры определенной степени сложности. Выделяют следующие уровни организации живой материи.

Молекулярный (молекулярно-генетический) – включает в себя способ существования и самовоспроизводства сложных информационных органических молекул, высокомолекулярные органические соединения, такие как белки, вирусы, плазмиды, нуклеиновые кислоты и др.

Субклеточный (надмолекулярный) – живая природа организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.

Клеточный – живая природа представлена клетками, т.е. элементарной структурной и функциональной единицей живого.

Органо-тканевый – живая природа 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.

Организменный (онтогенетический) – живая природа представлена организмами. Организм (особь, индивид) – неделимая единица жизни, ее реальный носитель, характеризующийся всеми ее признаками.

Популяционно-видовой – живая природа 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), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определенную область (ареал).

Биоценотический – живая природа образует биоценозы – совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории.

Биогеоценотический – живая природа формирует биогеоценозы – совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).

Биосферный – живая природа формирует биосферу – оболочку Земли, преобразованную деятельностью живых организмов.

Предсказать свойства каждого следующего уровня на основе свойств предыдущих уровней так же невозможно, как предсказать свойства воды, исходя из свойств кислорода и водорода. Такое явление носит название «эмерджментность », т.е. 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.

Занятие №1.

Тема занятия: Введение. Свойства живой материи. Уровневая организация живой природы.

Основные задачи.

рассмотреть объект изучения биологии - живую природу, методы познания живой природы и многообразие живых организмов;

изучить признаки живых организмов, свойства живой материи и их сущность, общие закономерности биологии (самообновление, саморегуляция, самовоспроизведение);

познакомить обучающихся с уровневой организацией живой природы;

выяснить роль биологии в формировании современной естественно - научной картины мира, в практической деятельности людей и медицине.

Тип занятия: изучение нового материала.

Планируемые предметные результаты:

обучающийся должен:

знать объект изучения биологии, методы познания живой природы и многообразие живых организмов;

уметь показать роль биологии в формировании современной естественно - научной картины мира, в практической деятельности людей и медицине;

иметь представление о признаках живых организмов, свойствах живой материи и их сущности, общих закономерностях биологии (самообновлении, саморегуляции, самовоспроизведении), а также об уровневой организации живой природы.

Междисциплинарные связи: математика, физика, химия, геология, история.

Внутридисциплинарные связи: ботаника, зоология, анатомия и физиология.

Ход занятия.

• Организационный момент.

  Изложение нового материала.

Изучение живой природы всегда было важнейшей стороной деятельности человека. Сначала от этого зависела жизнь людей, поскольку необходимо было знать, какие из миллионов видов организмов, населяющих Землю, можно использовать в пищу, для изготовления одежды, в качестве лекарственных средств. Лишь намного позднее люди стали изучать природу с научными целями. Одними из первых попытку осмыслить и привести в систему знания о живой природе предприняли древнегреческие, а позднее древнеримские философы и врачи. Труды Гиппократа, Аристотеля, Галена и других ученых положили начало ботанике, зоологии, анатомии и физиологии человека.

Начиная с XVII века, наряду с наблюдением и описанием организмов и природных явлений, в науке стали применять методы количественных измерений и эксперимент. В этот период активно развивалась ботаника: появились первые травники, создавались ботанические сады и гербарии.

В XVIII веке было накоплено много знаний о растениях и животных. Назрела необходимость их систематизировать. Так появилась наука систематика . А изучением живых организмов занималась естественная история.

Естественная история стала предшественницей биологии - науки, изучающей жизнь. Биология, наряду с физикой, химией, астрономией, вошла в число естественных наук, получивших название - естествознание .

Дальнейшее развитие биологическая наука получила в связи с появлением микроскопа. Это изобретение позволило учёным внедриться в тайны микромира. В XIX веке в биологии были сделаны крупнейшие теоретические обобщения: создана клеточная теория, установлены основные закономерности наследственности и изменчивости. Переворот в биологии произвело учение Ч. Дарвина о закономерностях эволюции.

В последние десятилетия значительно расширилось использование достижений биологической науки в различных областях социальной жизни, существенно возросла её роль в формировании культуры личности и общества в целом. В настоящее время биология стала основой для определения оптимальных способов воздействия человека на природу, для разработки мер в целях сохранения и укрепления здоровья человека, увеличения продолжительности его жизни. Исследования в области молекулярной биологии и биотехнологии показали, что на основе познания возможно не только изменение и преобразование природы, но её сохранение и даже воссоздание. Сегодня стало возможным получение генетических копий существующих индивидов млекопитающих и идентификация личности на основе изучения хромосомного набора клетки. Взаимодействие биологии с другими сферами культуры порождает новые области знания: биоэтику, биополитику, биоэстетику.

Основные задачи современной биологии следующие:

выявление общих свойств живых организмов;

объяснение причин их многообразия;

раскрытие связей между строением организмов и условиями окружающей среды;

выяснение проблем возникновения и развития жизни.

К методам , широко применяемым в биологической науке, относят:

наблюдение - это целенаправленное восприятие явлений;

описание - это фиксация средствами естественного или искусственного языка (например, математическими символами) сведений об изучаемом объекте;

измерение - это совокупность действий по нахождению числового значения измеряемой величины;

эксперимент - это метод познания, с помощью которого в специально созданных и контролируемых условиях исследуются явления природы;

метод сравнения - позволяет через сопоставление изучать сходство и различие в строении и функциях организмов и их частей.

исторический метод - позволяет выяснить последовательность появления и развития организмов в истории развития жизни на Земле;

метод моделирования - позволяет изучать какой - либо объект, процесс или явление на основе исследования его копии (модели), замещающей оригинал.

Система биологических наук. Многообразие явлений и процессов, происходящих в живой природе, столь велико, что правильнее говорить о системе биологических наук. В эту систему входят научные дисциплины, которые изучают систематические группы организмов; уровни организации живой материи; строение, свойства и особенности индивидуальной жизни организмов; структуру, свойства и проявления коллективной жизни групп организмов и др.

Исследованиями систематических групп организмов занимаются: вирусология (наука о вирусах), микробиология (наука о микроорганизмах), микология (наука о грибах), ботаника (наука о растениях), зоология (наука о животных); антропология (наука о человеке). Каждая из перечисленных наук подразделяется на частные дисциплины. Так, строение организмов изучают морфология и анатомия, процессы жизнедеятельности исследует физиология, а распространение растений и животных - соответственно фитогеография и зоогеография.

Уровни организации живого исследуют научные дисциплины: молекулярная биология - наука, изучающая проявление свойств жизни на молекулярном уровне; цитология - наука о строении и жизнедеятельности клетки; гистология - наука о тканях и др.

В системе биологических наук вычленяют науки о развитии живой материи. Например, эмбриология изучает процессы предзародышевого развития, или процессы оплодотворения, зародышевого и личиночного развития организмов. Наука, изучающая ископаемые организмы и условия их жизни, называется палеонтологией. Теория эволюции представляет собой комплекс знаний об историческом развитии живой природы.

Изучением живых организмов и их сообществ, взаимодействующих между собой и с окружающей средой, занимается экология.

Многие явления жизни подчиняются законам физики и химии. Вещества, входящие в состав живых организмов, и пути превращения биологических молекул изучает биохимия. Физические процессы и явления, характерные для живых организмов, исследует биофизика.

Биология изучает общие и частные закономерности и свойства организмов и живой природы в целом. Универсальные для всего живого закономерности изучает общая биология. Традиционно общая биология включает цитологию, основы индивидуального развития организмов, молекулярную биологию, генетику, селекцию, эволюционное учение, антропогенез, основы экологии, учение о биосфере.

В зависимости от того, в какой сфере человеческой деятельности применяются биологические знания, вычленяют такие научные дисциплины, как биотехнология, разрабатывающая методы использования биологических процессов и систем в производстве; генная инженерия, селекция микроорганизмов, агробиология, медицинская биология, космическая биология и др.

Итак, науку в целом и биологию в частности рассматривают как способ познания мира. Объектом биологической науки может выступать любая система любого уровня организации живой материи.

Уровни организации живого. Во всем многообразии живой природы можно выделить несколько уровней организации живого:

Молекулярный уровень. Любая живая система, как бы просто или сложно она ни была организована, состоит из макромолекул нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов и других важных органических соединений. На молекулярном уровне проявляются обмен веществ и превращение энергии, происходит передача наследственной информации.

Клеточный уровень. Клетка - структурно-функциональная единица, а также единица размножения всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне происходят процессы жизнедеятельности: рост, развитие, передача информации, превращение веществ и энергии.

Организменный уровень. Элементарная единица организменного уровня - особь. Любая особь (организм) - это живая система. В другой форме жизнь на нашей планете не существует. Организмы бывают одноклеточными и многоклеточными. Многоклеточные организмы состоят из множества клеток. Клетки, сходные по происхождению, строению и выполняемым функциям, образуют ткани. Из тканей формируются органы . Иногда вычленяют тканевый и органный уровни как промежуточные между клеточным и организменным уровнями.

Популяционный уровень. Совокупность особей одного и того же вида, обитающих на общей территории, образует популяцию . Популяция - надорганизменная система, в которой происходят элементарные эволюционные процессы.

Биогеоценотический уровень. Популяции различных видов растений, животных, грибов, бактерий, взаимосвязанных между собой и проживающих на ограниченном участке земной поверхности с однородными условиями, составляют биогеоценоз . Основная функция биогеоценоза - накопление и перераспределение энергии между ее членами, а также осуществление круговорота веществ.

Биосферный уровень. Биосферу можно рассматривать как совокупность всех биогеоценозов, как систему, охватывающую все процессы, связанные с жизнью на нашей планете.

Все уровни живой природы взаимосвязаны и подчиняются общим

закономерностям существования. Каждый предыдущий уровень - структурная единица последующего, что свидетельствует о целостности и дискретности живой природы.

Основные свойства живых систем. Живые организмы могут быть рассмотрены как особые системы.

Открытость живой системы означает ее способность существовать только при условии постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Подавляющее большинство живых организмов использует энергию солнечных лучей. Зеленые растения потребляют эту энергию для синтеза органических веществ, необходимых как самим растениям, так и другим организмам, живущим на Земле. Все организмы используют энергию, содержащуюся в пище, для поддержания своей жизнедеятельности, роста и размножения.

Свойство саморегуляции связано со способностью любой живой системы поддерживать постоянство состава своей внутренней среды, т.е. с гомеостазом. Организмам свойственно относительное постоянство химического состава, их физико-химических особенностей. Это важнейшее условие для сохранения функций живой системы при изменении условий окружающей среды.

Преемственность жизни обеспечивается способностью организмов к самовоспроизведению. Все живое способно к размножению. Новые организмы возникают в результате размножения таких же организмов.

Самовоспроизведение тесно связано с явлением наследственности - способности организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение.

Свойство, противоположное наследственности и тесно взаимосвязанное с ней, - изменчивость . Изменчивость проявляется в способности организмов приобретать новые признаки. Благодаря изменчивости организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды, т.е. адаптироваться.

Другие важные свойства живого - рост и развитие. Рост характеризуется изменением количественных параметров: увеличением размера и количества клеток, увеличением массы тела. Рост происходит благодаря усвоению питательных веществ и сопровождается развитием.

Неотъемлемая черта всего живого - раздражимость, которая проявляется в способности живых систем (клетка, орган, организм) отвечать специфическими реакциями на определенные внешние воздействия. Любые внешние воздействия можно рассматривать как информацию о чём-то.

Важнейшими свойствами живого следует считать целостность и дискретность. С одной стороны, живая природа целостна, так как представляет собой систему взаимосвязанных частей, организована определённым образом и подчиняется общим законам. С другой стороны, органический мир дискретен, так как состоит из изолированных единиц - организмов, или особей. Каждый организм также дискретен, поскольку образован изолированными, хотя и взаимодействующими органами, тканями, клетками. Вот почему любой организм представляет собой целостную систему.

• Рефлексия.

Что изучает биология? Докажите, что биология - это наука.

Перечислите известные вам методы биологии.

Какие практические задачи решает биология?

Домашнее задание: стр. 4 - 15; сделать схему, отражающую три системы (ступени) и уровни организации жизни для каждой системы; оформить в тетради.

– целостная система компонентов, выполняющих определенную функцию в живых системах. К биологическим системам относятся сложные системы разного уровня организации: биологические макромолекулы, субклеточные органеллы, клетки, органы, организмы, популяции .

Признаки биологических систем

– критерии, отличающие биологические системы от объектов неживой природы:

1. Единство химического состава . В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В неживой природе самыми распространенными элементами являются кремний, железо, магний, алюминий, кислород. В живых же организмах 98% элементарного (атомного) состава приходится на долю всего четырех элементов: углерода, кислорода, азота и водорода.

2. Обмен веществ . К обмену веществ с окружающей средой способны все живые организмы. Они поглощают из среды элементы питания и выделяют продукты жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте они просто переносятся с одного места на другое или меняют свое агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед и др. У живых же организмов обмен веществ имеет качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада (ассимиляция и диссимиляция – см. дальше), в результате которых сложные вещества распадаются на более простые и выделяется энергия, необходимая для реакций синтеза новых сложных веществ.
Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма и как следствие – постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

3. Самовоспроизведение (репродукция, размножение) – свойство организмов воспроизводить себе подобных. Процесс самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях жизни. Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени, поэтому поддержание жизни связано с самовоспроизведением. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, обусловленное информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте – ДНК, которая находится в родительских клетках.

4. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Наследственность обеспечивается стабильностью ДНК и воспроизведением ее химического строения с высокой точностью. Материальными структурами наследственности, передаваемыми от родителей потомкам, являются хромосомы и гены.

5. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения материальных структур наследственности. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней. Изменчивость поставляет разнообразный материал для отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

6. Рост и развитие. Способность к развитию – всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, изменяется его состав или структура. Развитие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом ) и историческим развитием (филогенезом ). Филогенез всего органического мира называют эволюцией .
На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие часто сопровождается ростом – увеличением линейных размеров и массы всей особи и ее отдельных органов за счет увеличения размеров и количества клеток.
Историческое развитие сопровождается образование новых видов и прогрессивным усложнением жизни. В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов на Земле.

7. Раздражимость – это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Всякое изменение окружающих организм условий представляет собой по отношению к нему раздражение, а его ответная реакция является проявлением раздражимости. Отвечая на воздействия факторов среды, организмы взаимодействуют с ней и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить.
Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называются рефлексами . Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы ) или роста (тропизмы ).

8. Дискретность (от лат. discretus – разделенный). Любая биологическая система состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Так, любая особь состоит из отдельных клеток с их особыми свойствами, а в клетках также дискретно представлены органоиды и другие внутриклеточные образования.
Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления системы путем замены износившихся структурных элементов без прекращения функционирования всей системы в целом.

9. Саморегуляция (авторегуляция) – способность живых организмов поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов (гомеостаз ). Саморегуляция осуществляется благодаря деятельности нервной, эндокринной и некоторых других регуляторных систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.

10. Ритмичность – свойство, присущее как живой, так и неживой природе. Оно обусловлено различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, фазами Луны и т.д.
Ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов через определенные равные промежутки времени. Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих и многие другие. Ритмичность направлена на согласование функций организма с периодически меняющимися условиями жизни.

11. Энергозависимость. Биологические системы являются «открытыми» для поступления энергии. Под «открытыми» понимают динамические, т.е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним веществ и энергии извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают из окружающей среды энергия и вещества в виде пищи. В большинстве случаев организмы используют энергию Солнца: одни непосредственно – это фотоавтотрофы (зеленые растения и цианобактерии), другие опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, – это гетеротрофы (животные, грибы и бактерии).

Живые системы обладают рядом общих свойств и признаками, которые отличают их от неживой природы:

1)высокая упорядоченность , которая может поддерживаться только благодаря протекающим в них процессам. В состав всœех биосистем, лежащих выше молекулярного уровня, входят определœенные элементы (98% химического состава приходится на 4 элемента: углерод, кислород, водород, азот, а в общей массе веществ основную долю составляет вода - не мене 70 – 85%).

2)Клеточное строение : Все живые организмы имеют клеточное строение, за исключением вирусов.

3)Метаболизм . Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые для питания и дыхания, и выделяя продукты жизнедеятельности.

4)Репродукция, или самовоспроизведение - способность живых систем воспроизводить себе подобных.

5)Наследственность ,которая заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколении

6)Изменчивость - это способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения биологических матриц - молекул ДНК.

7)Рост и развитие . Рост - процесс, в результате которого происходит изменение размеров организма (за счет роста и делœения клеток). Развитие - процесс, в результате которого происходит качественно изменение организма. Под развитием живой природы - эволюции понимают необратимое, направленное, закономерное изменение объектов живой природы, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ сопровождается приобретением адаптации (приспособлений), возникновением новых видов и вымиранием прежде существовавших форм. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом.

8)Приспособленность . Это соответствие между особенностями биосистем и свойствами среды, с которой они взаимодействуют. Приспособленность не может быть достигнута раз и навсœегда, так как среда непрерывно меняется (в том числе благодаря воздействию биосистем и их эволюции). По этой причине всœе живые системы способны отвечать на изменения среды и вырабатывать приспособления ко многим из них.

9)Раздражимость . Способность живых организмов избирательно реагировать на внешние или внутренние воздействия. Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется через посредство нервной системы и принято называть рефлексом. Организмы, которые не имеют нервной системы, лишены и рефлексов. У таких организмов реакция на раздражение осуществляется в разных формах: а) таксисы - это направленные движения организма в сторону раздражителя (положительный таксис) б) тропизмы - направленный рост частей растительного организма по отношению к раздражителю в) настии - движения частей растение по отношению к раздражителю (движение листьев в течение светового дня в зависимости от положения Солнца на небосводе или, к примеру, раскрытие и закрытие венчика цветка).

10) Дискретность (делœение на части) . Отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз др.) состоит из отдельных изолированных, т. е. обособленных или отграниченных в пространстве, но, тем не менее, связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Клетки состоят из отдельных органоидов, ткани - из клеток, органы - из тканей и т. п. Это свойство позволяет осуществить замену части без остановки функционирования целостной системы и возможность специализации различных частей на неодинаковых функциях.

11)Авторегуляция - способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов - гомеостаз. Саморегуляция обеспечивается деятельностью регуляторных систем - нервной, эндокринной, иммунной и др.

12)Ритмичность . В биологии под ритмичностью понимают периодические изменения интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия). Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, т. е. на приспособление к периодически меняющимся условиям существования. 13)Энергозависимость. Живые тела представляют собой "открытые" для поступления энергии системы. Под "открытыми" системами понимают динамические, т. е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне.

14)Целостность - живая материя определœенным образом организована, подчинœена ряду специфических законов, характерных для неё.

Введение в биологию с основами экологии

Биология как наука

Биология – наука, изучающая свойства живой материи, а также жизнь во всех ее проявлениях. Правильнее говорить о биологии как окомплексе наук, отличающихся одна от другой. При этом все они непосредственно связаны с изучением живого, поэтому и объединяются в единую систему биологических наук. В рамках этой системы группы дисциплин можно разделить по различным направлениям исследований, а именно, по изучению:

1) систематических групп;

2) различных уровней организации живой материи;

3) структуры свойств и проявлений индивидуальной жизни;

4) структуры, свойств и проявлений коллективной жизни и сообществ живых организмов;

5) практического использования биологического знания;

6) по методам исследований и связям с другими науками.

Изучением систематических групп занимаются: вирусология – наука о вирусах; микробиология – наука, занимающаяся изучением микроорганизмов; микология – наука о грибах; ботаника (или фитология) – наука о растениях; зоология – наука о животных; антропология – наука о человеке.

При этом каждая из дисциплин делится на ряд более узких направлений в зависимости от объекта исследований. Например, зоология объединяет такие науки, как: протозоология – наука о простейших (одноклеточных) животных, малакология – наука о моллюсках, энтомология – наука о насекомых, териология – наука о млекопитающих, и др. В ботанике выделяются: альгология – наука о водорослях, лихенология – наука о лишайниках, бриология – наука о мхах, и др.

Разные уровни организации живого изучают: молекулярная биология – наука, исследующая общие свойства и проявления жизни на молекулярном уровне, цитология – наука о клетках, гистология – наука о тканях.

По свойствам и проявлениям жизни отдельных организмов следует различать: анатомию – науку о внутреннем строении, морфологию (в узком смысле) – науку о внешнем строении, физиологию – науку о жизнедеятельности целостного организма и его частей, генетику – науку о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими.

Отдельно можно выделить науки о развитии живой материи. Сюда обычно относят биологию индивидуального развития организмов, включающую эмбриологию (наука о предзародышевом развитии, оплодотворении, зародышевом и личиночном развитии организмов), а также теорию эволюции или эволюционное учение (комплекс знаний об историческом развитии живой природы).

Изучением коллективной жизни и сообществ живых организмов занимаются: этология – наука о поведении животных, экология – наука об отношениях различных организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Как самостоятельные разделы экологии рассматривают: биоценологию – науку о сообществах живых организмов, популяционную экологию – отрасль знаний, изучающую структуру и свойства популяций, и др. Биогеография занимается изучением общих вопросов географического распространения живых организмов.

По методам исследований обычно выделяют биохимию, биофизику и биометрию. В зависимости от того, в какой именно области человеческой деятельности используются биологические знания, выделяют: биотехнологию, агробиологию, животноводство, ветеринарию, фитопатологию, медицинскую биологию, биологию охраны природы.

Биологические науки теснейшим образом связаны с физикой, химией, математикой, геологией, географией и принадлежат к единому комплексу естественных наук, т. е. наук о природе. Всех их объединяет не только предмет изучения – природа, но и методы, которыми пользуются исследователи для выяснения тех или иных закономерностей.

Наиболее общим и важным для биологических исследований является исторический метод, наблюдение, эксперимент, построение и изучение моделей их функционирования.

Как никогда остро сегодня стоят проблемы взаимоотношений человека с окружающей его средой, рационального использования ресурсов и охраны природы. Практика показала, что элементарное незнание законов биологии приводит к тяжелейшим, иногда необратимым последствиям как для самой природы, так и для человека.

Свойства живой материи

Рассмотрим наиболее общие признаки живого вещества.

1. Питание. Пища нужна всем живым существам. Они используют ее как источник энергии и веществ, необходимых для роста и других процессов жизнедеятельности.

Дыхание. Для всех процессов жизнедеятельности нужна энергия. Поэтому основная масса питательных веществ, получаемых в результате 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.

3. Раздражимость. Все живые существа способны реагировать на изменение внешней и внутренней среды, что помогает им выжить.

.4. Подвижность. Животные отличаются от растений способностью перемещаться из одного места в другое, т. е. способностью к движению. Животным необходимо двигаться, чтобы добывать пищу.

5.Выделение, или экскреция , – это выведение из организма конечных продуктов обмена веществ.

Размножение. Выживание вида обеспечивается сохранением главных признаков родителей у потомства, возникшего путем бесполого или полового размножения. В молекулах этих кислот содержится закодированная наследственная информация, которая передается от одного поколения к другому.

Рост. 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.

Эти семь главных признаков 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 главных свойств живой материи (протоплазмы), т. е. ее способности извлекать, превращать и использовать энергию извне. К тому же протоплазма способна не только поддерживать, но и увеличивать свои энергетические запасы.

Живые существа обладают встроенной системой саморегуляции, которая поддерживает процессы жизнедеятельности и препятствует неуправляемому распаду структур и веществ и бесцельному выделению энергии. Такая регуляция направлена на поддержание гомеостаза на всех уровнях организации живых систем - от молекул до целых сообществ.