Определение понятия жизнь и свойства живого. Уровни организации живого.
Жизнь – это специфическое свойство систем, называемых живыми. На планете Земля жизнь представлена в двух формах – внеклеточной и клеточной
II. Свойства жизни
1. Питание.Пища является для живых организмов источником энергии и «строительным» материалом, необходимым для роста и осуществления всех процессов жизнедеятельности. Различают автотрофный, гетеротрофный и миксотрофный типы питания.
Автотрофы (греч. autos ─ сам) способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, используя энергию Солнца ─ фототрофы (греч. photos ─ свет, trophe ─ питание)– или химических реакций ─ хемотрофы. К ним относят все зелёные растения и некоторые бактерии. Автотрофы живут за счёт неорганического источника углерода (СО2).
Гетеротрофы (rpeч. heteros ─ другой) используют в питании готовые органические вещества, т.е. используют органические источники углерода. К ним относят животных, грибы и большинство бактерий.
Миксотрофы ( греч. mix ─ смешать) имеют смешанный тип питания. В зависимости от условий внешней среды организм может питаться, как автотроф или гетеротроф. Например, эвглена зеленная на свету ─ автотроф, в темноте ─ гетеротроф.
2. Дыхание.Для всех живых организмов органические вещества с их химической энергией служат материалом, из которого извлекается вся энергия, необходимая для осуществления всех жизненных функций организма.
Процесс, при котором окисление органических веществ ведет к выделению химической энергии, называется дыханием. Энергия аккумулируется в молекулах АТФ. Самым эффективным способом расщепления является кислородный (аэробный), который осуществляется при участии кислорода, поступающего в организм при дыхании. Аэробный распад приводит к образованию продуктов, бедных энергией,– СО2 и Н2О.
Анаэробное расщепление осуществляется в бескислородной среде и характеризуется формированием относительно богатых энергией веществ (органических кислот, этанола).
3. Движение – это способность организма передвигаться в пространстве.
У организмов, ведущих прикрепленный образ жизни, наблюдаются ростовые движения, которые могут быть равномерными и неравномерными. Для неравномерного роста характерно увеличение отдельных частей тела.
Передвижение всего организма в пространстве называется локомоцией.
Многие одноклеточные организмы передвигаются с помощью специальных органоидов: ложноножек, жгутиков, ресничек.
Совершенства двигательная реакция достигает в мышечном движении многоклеточных организмов и обеспечивается энергией АТФ.
4. Выделение (экскреция) – это процесс выведения из организма конечных продуктов метаболизма – шлаков.
Растения экскрецию осуществляют через дыхание и транспирацию (испарение).
Выделение продуктов жизнедеятельности у одноклеточных и примитивных многоклеточных организмов происходит либо через всю поверхность тела, либо при помощи сократительных вакуолей.
Для многоклеточных организмов характерны специализированные органы выделения (протонефридии, мальпигиевы сосуды, почки, легкие). Многие из них выводят шлаки через кожу.
Благодаря выделению выводятся не только шлаки, но и удаляется лишнее количество воды, а также регулируется ионный состав.
5. Рост и развитие.Рост организма осуществляется путем прироста его массы за счет увеличения размеров и числа клеток. Как правило, рост сопровождается развитием, проявляющимся дифференцировкой клеток, усложнением структуры и функции органов и организма в целом. Все процессы, связанные с развитием и ростом, находятся под генетическим контролем и подвержены нейрогуморальной регуляции.
В процессе онтогенеза формируются признаки в результате взаимодействия генотипа и внешней среды. В ходе филогенеза появляется огромное разнообразие организмов вследствие постоянной их адаптации к изменяющимся условиям среды.
6. Раздражимость.Неотъемлемым свойством живых систем является раздражимость. Это способность организма реагировать на определенные воздействия внешней среды. Она заключается в восприятии раздражения и ответе на него.
Средовые факторы, вызывающие реакцию организма, называются раздражителями.
В качестве раздражителя (стимула) могут выступать многие факторы живой и неживой природы (свет, температура, звук, вещество, воздействие живых организмов друг на друга и т.д.). Стимул служит пусковым или управляющим фактором, определяющим дальнейшую реакцию организма на него.
У организмов, не имеющих нервной системы, раздражимость выражается в виде тропизмов, настий, таксисов.
Тропизмы характерны для неподвижных организмов. У них в ответ на какой-либо раздражитель изменяется направление роста или положение органов. Так, у растений можно наблюдать фототропизм, гидротропизм и т.д.
Настии – это реакция отдельных частей растительного организма на какой-либо раздражитель. Так, венчик цветка тюльпана на свету открывается, а в темноте закрывается.
Таксисы – это направленные перемещения к источнику стимуляции (положительные таксисы) и от него (отрицательные таксисы).
Например, движение фагоцитов к инородному телу –положительный таксис, а перемещение инфузории от капельки кислоты – отрицательный таксис.
У организмов, обладающих нервной системой, раздражимость проявляется в виде рефлекторной деятельности.
Рефлекс – это осуществляемая нервным механизмом реакция на специфический раздражитель, регулярно повторяющаяся более или менее одинаковым образом. Рефлексы бывают условные (приобретенные) и безусловные (врожденные).
У животных имеются определенные структуры – рецепторы, специализированные для восприятия раздражителей различной природы (хеморецепторы, терморецепторы, барорецепторы и т.д.).
Благодаря раздражимости живые организмы уравновешиваются с внешней средой и адекватно реагируют на ее воздействия.
7. Обмен веществ и энергии.Под обменом веществ или метаболизмом понимают совокупность химических процессов, протекающих в клетках и обеспечивающих существование организмов и их взаимосвязь с внешней средой.
Метаболизм состоит из анаболизма (ассимиляция) и катаболизма (диссимиляция), между которыми существует диалектическое единство, выражающееся в их непрерывности и взаимосвязи. Анаболизм обеспечивает синтез веществ, катаболизм – расщепление с последующим выделением энергии.
Все энергетические процессы в живых системах подчиняются первому закону термодинамики (закон Майера и Гельмгольца), согласно которому энергия при химических превращениях не исчезает и не образуется вновь, она переходит из одной формы в другую. Из живых систем энергия выделяется в виде тепла.
Второй закон термодинамики – это закон энтропии. Энтропия – это мера неупорядоченности процессов. Согласно второму закону термодинамики в природе в целом и в каждой изолированной системе энтропия всегда увеличивается и, соответственно, уменьшается упорядоченность. Но в отличие от неживых систем живые структуры, расходуя энергию, не только поддерживают присущие им упорядоченность и организованность, но еще и увеличивают их. Поскольку организм представляет собой открытую систему, в результате его жизнедеятельности, в окружающей среде постоянно повышается энтропия. Причем прирост энтропии оказывается больше, чем ее уменьшение внутри организма.
Обмен веществ и энергии обеспечивает восстановление клеточных структур, рост и развитие организма, постоянство внутренней среды, самообновление на всех уровнях организации живого.
8. Обмен информации,Существуя в природе, организм постоянно получает, перерабатывает и передает информацию.Информация не имеет материальной основы – это не вещество, не энергия. Однако переносят информационные сигналы либо материальные, либо энергетические носители.
Внутри организма в роли сигналов выступают различные вещества или нервные импульсы, которые как провоцируют и стимулируют те или иные процессы, внутри живой системы, так и обеспечивают ответную реакцию на внешние сигналы.
Взаимоотношения между особями бывают двух категорий: контактные и дистантные. Контактные взаимодействия осуществляются при непосредственном контакте организмов. Дистантные отношения проявляются в виде зрительных, акустических, химических и других сигналов. Способность организмов воспринимать различного рода сигналы обеспечивает такое свойство живого как раздражимость.
9. Наследственность и изменчивость. Наследственность – универсальное свойство живого, представляющее собой способность передавать свои признаки и свойства потомству. Наследственность консервативна, она обеспечивает закрепление уже имеющихся признаков и свойств в ряду поколений, что ведет к преемственности между поколениями и обусловливает существование видов.
Изменчивость – свойство, противоположное наследственности, представляет собой способность живого приобретать новые признаки и свойства, отличные от родительских форм, в процессе онтогенеза. Изменчивость – прогрессивное свойство живого, так как обеспечивает вариации признаков в результате изменений генетической информации (наследственная изменчивость) и влияния внешней среды (модификационная изменчивость).
10. Пространственная и временная организация. Свойство временной организации заключается в способности живых организмов точно измерять время и координировать биологические процессы с астрономическим временем и геофизическими датчиками времени (светом, температурой и т.д.).
Любая живая система имеет «биологические часы», которые обеспечивают синхронность и согласованность процессов во времени внутри себя и между организмами. Упорядоченность всех процессов достигается благодаря таким свойствам, как цикличность и ритмичность.
Особенностями пространственной организации являются целостность и дискретность.
11. Дискретность и целостность.Жизнь как общепланетарное явление целостна и в то же время дискретна. Это свойство проявляется на всех уровнях организации живого. Так, одноклеточные организмы состоят из таких дискретных частиц, как ядро, цитоплазма, оболочка. Многоклеточные состоят из клеток, тканей и органов, выполняющих различные функции жизнеобеспечения. При этом существование одних органов и клеток зависит от других.
Сами же живые организмы, будучи дискретными и целостными системами по отношению к таким надорганизменным структурам, как биогеоценозы и биосфера в целом, представляют собой дискретные единицы, объединённые биотическим круговоротом веществ и энергии.