3. Тканевый. Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток и межклеточного вещества, объединённых выполнением общей функции.
4. Органный. Органы – это структурно-функциональные объединения нескольких типов тканей. Например, печень человека как орган включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций, в том числе синтез белков крови, желчных кислот, обезвреживание ядовитых веществ, поступающих из кишечника, накопление животного крахмала – гликогена.
Рис. 1. Спектр уровней организации живых систем
5. Организменный (рис. 1). Многоклеточный организм представляет собой целостную систему органов, специализированных для выполнения различных функций. Одноклеточный организм – это целостная живая система, способная к самостоятельному существованию.
6. Популяционно-видовой. Совокупность организмов одного и того же вида, объединённых общим местом обитания, называется популяцией. Популяция – система надорганизменного уровня. Именно здесь протекают простейшие эволюционные преобразования.
7. Биогеоценотический (экосистемный). Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов и факторов среды их обитания, объединённых обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.
8. Биосферный. Биосфера – система высшего порядка. На этом уровне происходят круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на нашей планете (см. рис. 1).
Живой материи на любом уровне организации присущи черты, отличающие её от неживой материи.
Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой. Они поглощают из неё вещества, необходимые им для питания, наружу выделяют продукты жизнедеятельности. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма и, как следствие, постоянство и стабильность их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
Другая характерная черта живой материи – самовоспроизведение. 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.
Наследственность – это способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Однако потомки не идентичны своим родителям, и в этом проявляется изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства. В основе её лежит изменение строения генов или хромосом.
Изменчивость создаёт разнообразный исходный материал для естественного отбора, т. е. отбора особей, наиболее приспособленных к условиям существования в конкретных природных условиях, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
При размножении организмов через половые клетки передаётся не комплекс признаков и свойств организма, а гены, определяющие возможность их развития. Сами же качества организма появляются в процессе развития. Способность к развитию – всеобщее свойство материи. 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.
Существуют и другие свойства живой природы. Среди них саморегуляция и раздражимость, ритмичность и некоторые другие, знакомые вам из курса «Человек».
Таким образом, живые организмы резко отличаются от неживых систем – объектов, изучаемых физикой и химией, – своей исключительной сложностью и высокой структурной и функциональной упорядоченностью.
Что же такое жизнь? Одно из определений более 100 лет назад дал Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел». В это определение вошли два важных положения: 1) жизнь тесно связана с белками и 2) непременное условие жизни – постоянный обмен веществ, с прекращением которого прекращается и жизнь.
Достижения биологии наших дней позволили выявить новые черты, присущие живым организмам, и на этом основании дать более точное определение понятия «жизнь». Современный отечественный учёный М. В. Волькенштейн определяет это понятие так: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».
Ознакомившись, таким образом, с основными признаками и свойствами живых организмов, можно перейти теперь к вопросу о причинах многообразия жизни на Земле.
Вопросы для повторения и задания
1. Назовите уровни организации живой материи. Предложите критерии для сравнения разных уровней организации живой природы, составьте и заполните таблицу «Уровни живой материи».
2. Как взаимосвязаны различные уровни организации живой материи?
3. Что такое самовоспроизведение (репродукция) живых организмов?
4. Что такое развитие? Какие формы развития вы знаете? Сравните их между собой.
5. Что такое раздражимость? Какое значение она имеет для приспособления к условиям существования?
6. Опираясь на знания, полученные в курсе «Человек», приведите примеры саморегуляции физиологических процессов в своём организме.
7. В чём значение ритмичности процессов жизнедеятельности? Приведите примеры ритмичности процессов в неживой и живой природе.
8. Попробуйте сформулировать собственное определение жизни.
9. Приведите примеры процессов и событий, происходящих на разных уровнях организации живого, участником которых вы были сегодня.
Работа с компьютером
Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
• Найдите в Интернете сайты, материалы которых могут служить дополнительным источником информации, раскрывающим содержание ключевых понятий параграфа.
• Подготовьтесь к следующему уроку. Используя дополнительные источники информации (книги, статьи, ресурсы сети Интернет и др.), сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.
Раздел 1. Структурная организация живых организмов
По строению клетки все организмы делят на доядерные (прокариоты) и ядерные (эукариоты). Одноклеточные организмы представляют собой существующие отдельно друг от друга клетки. Тело всех многоклеточных – животных, растений и грибов – построено из большего или меньшего числа клеток, которые являются своего рода блоками, составляющими сложный организм. Независимо от того, представляет ли собой клетка целостную систему – отдельный организм или составляет лишь его часть, она наделена набором признаков и свойств, общим для всех клеток. Рассмотрим подробнее химический состав, структуру и особенности жизнедеятельности элементарной единицы строения живых организмов – клетки.
Глава 2. Химическая организация клетки
В состав клетки входит около 70 химических элементов, встречающихся и в неживой природе, и это – одно из доказательств общности живой и неживой природы. Однако соотношение химических элементов в живой и неживой материи различно. В зависимости от содержания в живом организме химические элементы подразделяют на несколько групп.
Около 98 % массы клетки образуют четыре элемента: водород, кислород, углерод и азот. Это главные компоненты всех органических соединений. Вместе с серой и фосфором, являющимися необходимыми компонентами молекул биологических полимеров (от греч. полис – много, мерос – часть) – белков и нуклеиновых кислот, их часто называют биоэлементами.
В меньших количествах в состав клетки, кроме упомянутых фосфора и серы, входят шесть элементов: калий, натрий, кальций, магний, железо и хлор. Каждый из них выполняет в клетке важную функцию. Например, Na, К и О обеспечивают проницаемость клеточных мембран для различных веществ и проведение импульса по нервному волокну. Са и Р участвуют в формировании костной ткани, от них зависит прочность кости. Кроме того, Са – один из факторов, от которых зависит нормальная свёртываемость крови. Железо входит в состав гемоглобина – белка эритроцитов, участвующего в переносе кислорода от лёгких к тканям. Наконец, Mg в клетках растений включён в хлорофилл – пигмент, участвующий в фотосинтезе, а у животных входит в состав биологических катализаторов – ферментов, ускоряющих биохимические превращения. Все перечисленные выше элементы объединяют в группу макроэлементов.