Критерии живых систем
1. Введение. Уровни организации живой материи. Основные свойства живых организмов.
Первые живые существа появились на нашей планете около 3 млрд лет назад. От этих ранних форм возникло бесчисленное множество видов живых организмов, которые, появившись, процветали в течение более или менее продолжительного времени, а затем вымирали. От ранее существовавших форм произошли и современные организмы, образующие четыре царства живой природы: более 1,5 млн видов животных, 350 тыс. видов растений, значительное количество разнообразных грибов, а также множество прокариотических организмов.
Известно, что все живые организмы состоят из клеток. Клетка, например, может быть и отдельным организмом, и частью многоклеточного растения или животного.
Она бывает довольно просто устроенной, как бактериальная, или значительно более сложно, как клетки одноклеточных животных — Простейших. Как бактериальная клетка, так и клетка простейших представляет целый организм, способный выполнять все функции, необходимые для обеспечения жизнедеятельности. А вот клетки, входящие в состав многоклеточного организма, специализированны, т. е. могут осуществлять только одну какую-либо функцию и не способны самостоятельно существовать вне организма. У многоклеточных организмов взаимосвязь и взаимозависимость многих клеток приводит к созданию нового качества, неравнозначного простой их сумме. Элементы организма — клетки, ткани и органы — в сумме еще не представляют собой целостный организм. Лишь соединение их в исторически сложившемся в процессе эволюции порядке, их взаимодействие, образует целостный организм, которому присущи определенные свойства.
Уровни организации живой природы
1. Молекулярный
Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, осуществляется на уровне взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, поли-сахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др. Молекулы в-в – органических и неорганических, которые входят в состав и клеток и организмов
2. Клеточный
Клетка — структурная и функциональная единица, а также единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а сущест вование вирусов лишь подтверждает это правило, так как они могут проявлять свойства живых систем только в клетках.
3. Тканевый
Ткань представляет собой совокупность сходных по строе нию клеток и межклеточного вещества, объединенных выполнением общей функции.
4. Органный
У большинства животных орган — это структурно-функ циональное объединение нескольких типов тканей. Напри мер, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций. Среди них наиболее значительная — защитная.
5. Организменный
Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоя тельному существованию.Отдельная особь, определённого вида, способная к развитию как живая система-от момента зарождения до прекращения существования Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, специализированных на выполнении различных функций.
6. Популяционно-видовой
Совокупность организмов одного и того же вида, объеди ненная общим местом обитания, в котором формируются популяции . В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования.
7. Биогеоценотический
Биогеоценоз — совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды их обитания — компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы. Он включает: неорганические и органические вещества, автотрофные и гетеротрофные ор ганизмы. Основные функции биогеоценоза — аккумуляция и перераспределение энергии.
8. Биосферный
Биосфера – совокупность всех биогеоценозов, включает все явления жизни на Земле На биосферном уровне проис ходят круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.
Критерии живых систем
Рассмотрим подробнее критерии, отличающие живые системы от объектов неживой природы, и основные характеристики процессов жизнедеятельности, выделяющие живое вещество в особую форму существования материи.
Особенности 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. Элементный состав неживой природы наряду с кислородом представлен в основном кремнием, железом, магнием, алюминием и т. д. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента — углерод, кислород, азот и водород. Однако в живых телах эти элементы участвуют в образовании
сложных органических молекул, распространение которых в неживой природе принципиально иное как по количеству, так и по существу. Подавляющее большинство органических молекул окружающей среды представляют собой продукты жизнедеятельности организмов.
В живом веществе несколько основных групп органических молекул, характеризующихся определенными специфическими функциями и в большинстве своем представляющих собой регулярные полимеры. Во-первых, это нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК, свойства которых обеспечивают явления наследственности и изменчивости, а также самовоспроизведение. Во-вторых, это белки — основные структурные компоненты и биологические катализаторы. В-третьих, углеводы и жиры — структурные компоненты биологических мембран и клеточных стенок, главные источники энергии, необходимой для обеспечения процессов жизнедеятельности. И наконец, огромная группа разнообразных так называемых «малых молекул», принимающих участие в многочисленных и разнообразных процессах метаболизма в живых организмах.
Метаболизм. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее вещества, необходимые для питания, и выделяя продукты жизнедеятельности.
В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте веществ они главным образом просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед.
Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества. Вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются веществам живого организма и из них строится его тело. Эти процессы называют ассимиляцией или пластиче ским обменом.
Другая сторона обмена веществ — процессы диссимиля ции, в результате которых сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Поэтому диссимиляцию называют энергетическим обменом
Обмен веществ обеспечивает гомеостаз организма, т. е. неизменность химического состава и строения всех частей организма и, как следствие, постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей
среды.
Единый принцип структурной организации. Все живые организмы, к какой бы систематической группе они ни относились, имеют клеточное строение. Клетка, как уже рассматривали раннее, является единой структурно-функциональной единицей, а также единицей развития всех обитателей
Земли.
Репродукция. На организменном уровне самовоспроизведение, или репродукция, проявляется в виде бесполого или полового размножения особей. При размножении живых организмов потомство обычно похоже на родителей: кошки воспроизводят котят, собаки — щенят. Из семян тополя опять вырастает тополь. Деление одноклеточного организма — амебы — приводит к образованию двух амеб, полностью схожих с материнской клеткой.