Основные разделы общей биологии. Реферат: Общая биология
Что такое наука биология? Говоря простым языком, это изучение жизни во всем ее разнообразии и величии. От микроскопических водорослей и бактерий до больших слонов и гигантских синих китов, жизнь на нашей планете представляет невероятное многообразие. Беря это во внимание, откуда мы заем, что является живым? Каковы основные характеристики жизни? Все это очень важные вопросы с одинаково важными ответами!
Характеристики жизни
К живым существам относиться, как видимый , и , так и невидимый мир бактерий и вирусов. На базовом уровне мы можем сказать, что жизнь упорядочена. Организмы имеют чрезвычайно сложную организацию. Мы все знакомы с замысловатыми системами основной - клеткой.
Жизнь может «работать» . Имеется введу не ежедневное разнообразие работы, а поддержание метаболических процессов, путем получения энергии в виде пище из окружающей среды.
Жизнь растет и развивается . Это означает больше, чем просто копирование или увеличение размера. Живые организмы также имеют возможность восстанавливаться при определенных типах повреждений.
Жизнь может воспроизводиться . Вы когда-нибудь видели размножение грязи или камней? Вероятней всего нет! Жизнь способна происходить только от других живых существ.
Жизнь может реагировать . Вспомните о том, как в последний раз вы ударялись какой-нибудь частью своего тела. Почти мгновенно следует болевая реакция. Жизнь характеризуется реакцией на различные стимулы и внешние раздражители.
Наконец, жизнь может адаптироваться и отвечать требованиям, предъявляемым окружающей средой.
Существует три основных типа приспособлений, которые могут возникать у высших организмов:
- Обратимые изменения происходят как ответ на изменения в окружающей среде. Предположим, вы живете вблизи уровня моря и отправляетесь в горную местность. Вы можете начать испытывать затрудненное дыхание и увеличение частоты сердечных сокращений в результате изменения высоты. Эти симптомы исчезают, когда вы возвращаетесь к уровню моря.
- Соматические изменения происходят в результате продолжительных изменений в окружающей среде. Используя предыдущий пример, если вы долго будете оставаться в горной местности, вы заметите, что ваш сердечный ритм начнет замедляться, и вы начнете нормально дышать. Соматические изменения также обратимы.
- Окончательный тип адаптации называется генотипическим (вызванным генетической мутацией). Эти изменения происходят в генетическом составе организма и не обратимы. Примером может служить развитие устойчивости к пестицидам у насекомых и пауков.
Таким образом, жизнь организована, «работает», растет, размножается, реагирует на стимулы и приспосабливается. Эти характеристики лежат в основе изучения науки общей биологии.
Основные принципы современной биологии
Фундамент науки биологии, которая существует сегодня, основан на пяти основных принципах. Это теория клеток, теория генов, эволюция, гомеостаз и законы термодинамики.
- : все живые организмы состоят из клеток. является основной единицей жизни.
- : черты наследуются посредством передачи генов. расположены на и состоят из ДНК.
- : любое в популяции, которое унаследована в течение нескольких поколений. Эти изменения могут быть небольшими или большими, заметными или не столь заметными.
- : способность поддерживать постоянную внутреннюю среду в ответ на изменения окружающей среды.
- : энергия постоянна и энергетическое преобразование не является полностью эффективным.
Разделы биологии
Область науки биологии очень широка и может быть разделена на несколько дисциплин. В самом общем смысле эти дисциплины классифицируются по типу изучаемого организма. Например, занимается исследованиями животных, ботаника занимается изучением растений, а микробиология изучает микроорганизмы. Эти области исследований, также можно разбить на несколько специализированных поддисциплин. Некоторые из них включают анатомию, генетику и физиологию.
План лекции:
1. Актуальность биологических знаний в современном мире. Место общей биологии в системе биологических наук.
2. Методы изучения.
3. Понятие «жизнь» и свойства живого.
4. Уровни организации живого.
5. Практическое значение биологии.
1. Актуальность биологически знаний в современном мире.
БИОЛОГИЯ – наука о жизни во всех её проявлениях и закономерностях, управляющих живой природой. Название ее возникло из сочетания двух греческих слов: БИОС – жизнь, ЛОГОС – учение. Эта наука изучает все живые организмы.
Термин «биология» ввёл в научный оборот французский учёный Ж. Б. Ламарк в 1802 году. Предмет изучения биологии – живые организмы (растения, животные, грибы, бактерии), их строение, функции, развитие, происхождение, взаимоотношения со средой.
В органическим мире выделяют 5 царств: бактерии (дробянки), растения, животные, грибы, вирусы. Эти живые организмы изучаются соответственно науками: бактериология и микробиология, ботаника, зоология, микология, вирусология. Каждая из этих наук делится на разделы. Например, зоология включает энтомологию, териологию, орнитологию, ихтиологию и др. каждая группа животных изучается по плану: анатомия, морфология, гистология, зоогеография, этология и т.д. Кроме этих разделов можно назвать ещё: биофизика, биохимия, биометрия, цитология, гистология, генетика, экологи, селекция, космическая биология, генная инженерия и много других.
Таким образом, современная биология – комплекс наук, изучающих живое.
Но эта дифференцировка привела бы науку к тупику, если бы не было интегрирующей науки – общей биологии. Она объединяет все биологические науки на теоретическом и практическом уровнях.
· Что же изучает общая биология?
Общая биология изучает закономерности жизни на всех уровнях ее организации, механизмы биологических процессов и явлений, пути развития органического мира и его рациональное использование.
· Что может объединять все биологические науки?
Общая биология играет объединяющую роль в системе знаний о живой природе, поскольку в ней систематизируются ранее изученные факты, совокупность которых позволяет выявить основные закономерности органического мира.
· Какова цель общей биологии?
Осуществление разумного использования, охрана и воспроизведение природы.
2. Методы изучения биологии.
Основными методами биологии являются:
наблюдение (позволяет описать биологические явления),
сравнение (дает возможность найти общие закономерности в строении, жизнедеятельности различных организмов),
эксперимент или опыт (помогает исследователю изучить свойства биологических объектов),
моделирование (имитируются многие процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения),
исторический метод (позволяет на основе данных о современном органическом мире и его прошлом познать процессы развития живой природы).
Общая биология пользуется методами других наук и комплексными методами, которые позволяют изучать и решать поставленные задачи.
1. ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЙ метод, или морфологический метод изучения. Глубокое внутренне сходство организмов может показать родство сравниваемых форм (гомология, аналогия органов, рудиментарные органы и атавизмы).
2. СРАВНИТЕЛЬНО – ЭИБРИОЛОГИЧЕСКИЙ - выявление зародышевого сходства, работы К. Бэра, принцип рекапитуляции.
3. КОМПЛЕКСНЫЙ – метод тройного параллелизма.
4. БИОГЕОГРАФИЧЕКИЙ – позволяет проанализировать общий ход эволюционного процесса в самых разных масштабах (сравнивание флор и фаун, особенности распространения близких форм, изучение реликтовых форм).
5. ПОПУЛЯЦИОННЫЙ – позволяет улавливать направления естественного отбора по изменению распределения значений признака в популяциях на разных стадиях ее существования или при сравнении разных популяций.
6. ИММУНОЛОГИЧЕКИЙ – позволяет с большой степенью точности выявить «кровное родство» разных групп.
7. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ – позволяет определить генетическую совместимость сравниваемых форм, а значит, определить степень родства.
Нет ни одного «абсолютного» или совершенного метода. Целесообразно использовать их в комплексе, поскольку они взаимодополняемы.
3. Понятие «жизни» и свойства живого.
Что такое жизнь?
Одно из определений более 100 лет назад дал Ф. Энгельс: "Жизнь есть способ
существования белковых тел, непременное условие жизни - постоянный обмен
веществ, с прекращением которого прекращается и жизнь.»
По современным представлениям, жизнь - это способ существования открытых коллоидных систем, обладающих свойствами саморегуляции, воспроизведения и развития на основе геохимического взаимодействия белков, нуклеиновых кислот других соединений вследствие преобразования веществ и энергии из внешней среды.
Жизнь возникает и протекает в виде высокоорганизованных целостных биологических систем. Биосистемами являются организмы, их структурные единицы (клетки, молекулы), виды, популяции, биогеоценозы и биосфера.
Живые системы обладают рядом общих свойств и признаками, которые отличают их от неживой природы.
1.
Все биосистемы характеризуются высокой упорядоченностью
, которая
может поддерживаться только благодаря протекающим в них процессам. В состав
всех биосистем, лежащих выше молекулярного уровня, входят определенные 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%). Упорядоченность клетки проявляется в том, что для нее
характерен определенный набор клеточных компонентов, а упорядоченность
биогеоценоза - в том, что в его состав входят определенные функциональные
группы организмов и связанная с ними неживая среда.
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. Смысл биотических круговоротов
заключается в преобразовании молекул, обеспечивающих постоянство внутренней
среды организма и, таким образом, непрерывность его функционирования в
постоянно меняющихся условиях внешней среды (поддержание гомеостаза) .
4. Репродукция, или самовоспроизведение
, - способность живых
систем воспроизводить себе подобных. Этот процесс осуществляется на всех
уровнях организации живого;
а) редупликация ДНК - на молекулярном уровне;
б) удвоение пластид, центриолей, митохондрий в клетке - на субклеточном уровне;
в) деление клетки путем митоза - на клеточном уровне;
г) поддержание постоянства клеточного состава за счет размножения отдельных
клеток - на тканевом уровне;
д) на организменном уровне репродукция проявляется в виде бесполого размножения
особей (увеличение численности потомства и преемственность поколений
осуществляется за счет митотического деления соматических клеток) или полового
(увеличение численности потомства и преемственность поколений обеспечиваются
половыми клетками - гаметами).
5.
Наследственность
заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и
особенности развития из поколения в поколение. .
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 деления клеток). Развитие - процесс, в результате которого происходит
качественно изменение организма. Под развитием живой природы - эволюции
понимают необратимое, направленное, закономерное изменение объектов живой
природы, которое 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 навсегда, так
как среда непрерывно меняется (в том числе благодаря воздействию биосистем и их
эволюции). Поэтому все живые системы способны отвечать на изменения среды и
вырабатывать приспособления ко многим из них. Долгосрочные приспособления
биосистем осуществляются благодаря их эволюции. Краткосрочные приспособления
клеток и организмов обеспечиваются благодаря их раздражимости.
9
. Раздражимость
. Способность
живых организмов избирательно реагировать на внешние или внутренние
воздействия. Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется
через посредство нервной системы и называется 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) или от него (отрицательный). Например, фототаксис - это
движение в направлении к свету. Различают также хемотаксис, термотаксис и др.;
б) тропизмы - направленный рост частей растительного организма по отношению к
раздражителю (геотропизм - рост корневой системы растения по направлению к
центру планеты; гелиотропизм - рост побеговой системы по направлению к Солнцу,
против силы тяжести);
в) настии - движения частей растение по отношению к раздражителю (движение
листьев в течение светового дня в зависимости от положения Солнца на небосводе
или, например, раскрытие и закрытие венчика цветка).
10
. Дискретность (деление 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. В биологических системах надорганизменного
уровня саморегуляция осуществляется на основе межорганизменных и
межпопуляционных отношений.
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. Таким образом, живые организмы существуют до тех
пор, пока в них поступают энергия в виде пищи из окружающей среды.
14. Целостность - живая материя определенным образом организована, подчинена ряду специфических законов, характерных для неё.
4. Уровни организации живой материи.
Во всём многообразии живой природы можно выделить несколько уровней организации живого. Просмотр учебного фильма «Уровни организации живого» и на его основе составление краткого опорного конспекта.
1. Молекулярный. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.
2. Клеточный. Клетка - структурная и функциональная единица, а также единица развития всех живых организмов, обитающих на Земле. На клеточном уровне сопрягаются передача информации и превращение веществ и энергии.
5. Биогеоценотический. Биогеоценоз - совокупность организмов разных видов и различной сложности организации с факторами среды их обитания. В процессе совместного исторического развития организмов разных систематических групп образуются динамичные, устойчивые сообщества.
6. Биосферный. Биосфера - совокупность всех биогеоценозов, система, охватывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов.
5. Практическое значение общей биологии.
o В БИОТЕХНОЛОГИИ – биосинтез белков, синтез антибиотиков, витаминов, гормонов.
o В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ – селекция высокопродуктивных пород животных и сортов растений.
o В СЕЛЕКЦИИ МИКРОООРГАНИЗМОВ.
o В ОХРАНЕ ПРИРОДЫ – разработка и внедрение методов рационального и рачительного природоиспользования.
Контрольные вопросы:
1. Дайте определение «биологии». Кто предложил данный термин?
2. Почему современную биологию считают комплексной наукой? Из каких подразделов состоит современная биология?
3. Какие специальные науки можно выделить в биологии? Дайте их краткую характеристику.
4. Какие методы исследования используют в биологии?
5. Приведите определение понятия «жизнь».
6. Почему живые организмы называют открытыми системами?
7. Перечислите основные свойства живого.
8. Чем отличаются живые организмы от неживых тел?
9. Какие уровни организации характерны для живой материи?
Общая биология
Следует отметить, что по мнению ученых, в современной науке, результаты которой обычно публикуют в журналах с высоким импакт-фактором , такой науки как «Общая биология» (General Biology), аналогично «общей физике» , не существует. Однако в ведущих университетах читаются курсы для бакалавров первого года обучения, то есть «Общая биология» существует лишь как вводный в биологию учебный курс.
История
В 1802 году возникает термин биология. Г. Р. Тревиранус определяет биологию как науку о общих характеристиках у животных и растений, а также специальных предметных рубрик, которые изучали его предшественники, в частности К. Линней .
В 1832 году издается книга «Allgemeine Biologie der Pflanzen» («Общая биология растений») (Гpeйфcв., 1832), является переводом книги «Lärobok i botanik» Карла Агара .
Уже в 1883 году читаются курсы по общей биологии в университете Новой Зеландии .
Общую биологию как отдельный курс начали преподавать в первой половине XX века , что было связано с успехами в изучении клетки , микробиологическими исследованиями , открытиями генетики , словом - превращением биологии из вспомогательной, частной, описательной науки (зоология, ботаника, систематика) в самостоятельную и чрезвычайно востребованную область знаний.
В 1940 году академиком И. И. Шмальгаузеном основан «Журнал общей биологии» .
Видимо первой книгой (учебником) по общей биологии на русском языке была В. В. Маховко, П. В. Макаров, К. Ю. Кострюкова Общая биология Издательство: Государственное издательство медицинской литературы, 1950 г. 504 стр. .
Как учебная дисциплина общая биология преподаётся в старших классах средней школы с 1963 года, а в 1966 году была опубликована книга «Общая биология» под редакцией Ю.И.Полянского, используемая в качестве учебного пособия.
Основные разделы
Традиционно общая биология включает: цитологию , генетику , биологическую химию , молекулярную биологию , биотехнологию [нет в источнике ] , экологию , биологию развития , эволюционное учение , учение о биосфере и учение о человеке (биологический аспект) [нет в источнике ] .
Значение общей биологии
Связанные науки
Теоретическая биология
См. также
- Частная биология
Примечания
Литература
- Jane M. Oppenheimer, Reflections on Fifty Years of Publications on the History of General Biology and Special Embryology, Vol. 50, No. 4 (Dec., 1975), pp. 373-387
- Гродницкий Д. Л., Сравнительный анализ школьных учебников по Общей Биологии, 2003
- Основы общей биологии (Kompendium Der Allgemeinen Biologie, ГДР) Под общей редакцией Э.Либберта М.: Мир, 1982. 436 стр.
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Общая биология" в других словарях:
БИОЛОГИЯ - БИОЛОГИЯ. Содержание: I. История биологии.............. 424 Витализм и машинизм. Возникновение эмпирических наук в XVI XVIII вв. Возникновение и развитие эволюционной теории. Развитие физиологии в XIX в. Развитие клеточного учения. Итоги XIX века … Большая медицинская энциклопедия
- (греч., от bios жизнь, и logos слово). Наука о жизни и ее проявлениях у животных и растений. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. БИОЛОГИЯ греч., от bios, жизнь, и logos, слово. Учение о жизненной силе.… … Словарь иностранных слов русского языка
БИОЛОГИЯ - уч. предмет в школе; основы знаний о живой природе. Отражает совр. достижения наук, изучающих строение и жизнедеятельность биол. объектов всех уровней сложности (клетка, организм, популяция, биоценоз, биосфера). Шк. курс Б. включает разделы:… … Российская педагогическая энциклопедия
- (от Био... и...Логия совокупность наук о живой природе. Предмет изучения Б. все проявления жизни: строение и функции живых существ и их природных сообществ, их распространение, происхождение и развитие, связи друг с другом и с неживой… … Большая советская энциклопедия
- (теория систем) научная и методологическая концепция исследования объектов, представляющих собой системы. Она тесно связана с системным подходом и является конкретизацией его принципов и методов. Первый вариант общей теории систем был… … Википедия
I Биология (греч. bios жизнь + logos учение) совокупность естественных наук о жизни как особом явлении природы. Предметом изучения служат строение, функционирование, индивидуальное и историческое (эволюция) развитие организмов, взаимоотношения их … Медицинская энциклопедия
БИОЛОГИЯ - (от греч, bios жизнь и logos учение), совокупность наук о живой природе. Предмет изучения все проявления жизни: строение и функции живых организмов, их распространение, происхождение, развитие, связи друг с другом и с неживой природой. Термин… … Ветеринарный энциклопедический словарь
Биология - учебный предмет в школе; основы знаний о живой природе. Отражает современные достижения наук, изучающих строение и жизнедеятельность биологических объектов всех уровней сложности (клетка, организм, популяция, биоценоз, биосфера). Школьный… … Педагогический терминологический словарь
Биология общая - – часть биологии, изучающая и объясняющая общее, верное для всего многообразия организмов на Земле … Словарь терминов по физиологии сельскохозяйственных животных
У этого термина существуют и другие значения, см. Дисперсия. Дисперсия термин, обозначающий разнообразие признаков в популяции. Одна из количественных характеристик популяции. Для описания бесполой и гермафродитной популяции кроме дисперсий по… … Википедия
Книги
- Общая биология , В. М. Константинов , А. Г. Резанов , Е. О. Фадеева , Учебник посвящен общим вопросам современной биологии. В нем приведены основные сведения о структуре живой материи и общие законы ее функционирования. Изложены темы учебного курса:… Категория:
Общая биология изучает основные закономерности жизненных явлений, которые протекающих на различных уровнях организации живого. Рассмотрение организации живой материи начинается с выяснения строения и свойств сложных органических молекул. Клетки многоклеточных организмов входят в состав тканей, две или несколько тканей образуют орган. Многоклеточный организм сложного строения, что имеет в своем составе ткани и органы, в то же время является элементарной единицей биологического вида. Взаимодействующие между собой виды составляют сообщество, или экологическую систему, которая, в свою очередь, является одним из компонентов биосферы.
Соответственно этому выделяют несколько уровней организации живой материи.
1. Молекулярный. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул - биополимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращения энергии, передача наследственной информации и тому подобное.
2. Клеточный. Клетка является структурной и функциональной единицей, а также единицей развития всех живых организмов, что живут на Земле. Свободноживущих неклітинних форм жизни не существует.
3. Тканевый. Ткань представляет собой совокупность сходных по строением клеток, объединенных выполнением общей функции.
4. Органный. Органы - это структурно-функциональные объединение нескольких типов тканей. Например, кожа человека какразные вещества. Вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются веществам живого организма и из них строится его тело. Эти процессы называются ассимиляцией или пластическим обменом.
5. Организменный. Многоклеточный организм является целостной системой органов, специализированных для выполнения различных функций.
6. Популяционно-видовой. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим жильем, создает популяцию как систему надорганізмового порядке. В этой системе осуществляются простые, элементарные эволюционные преобразования.
7. Біогеоценотичний. Биогеоценоз - совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами среды обитания.
Приведем несколько примеров. Растения с двуокиси углерода и воды синтезируют сложные органические соединения - углеводы (крахмал и целлюлозу), которые используются как запасные питательные вещества и строительный материал. Белок куриного яйца в организме человека претерпевает ряд сложных преобразований, прежде чем превратится в белки, свойственные организму, - гемоглобин, кератин или любой другой.
Другая сторона обмена веществ - процессы диссимиляции, 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 дисиміляцію называют еще энергетическим обменом.
Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма и как следствие - постоянство их функционирования в непрерывно переменных условиях окружающей среды.
Самовоспроизводство (репродукция). При размножении живых организмов потомство обычно похоже на родителей: кошки воспроизводят котят, собаки - щенят. Из семян одуванчика снова растет одуванчик. Деление одноклеточного организма - амебы - приводит к образование двух амеб, полностью схожих с материнской клеткой. Таким образом, размножение - это свойство организмов воспроизводить себе подобных.
Что лежит в основе процесса самовоспроизведения? Обратим внимание на то, что этот процесс осуществляется практически на всех уровнях организации живой материи. Благодаря репродукции не только целые организмы, но и клетки, органеллы клеток (митохондрии, пластиди и т. п) после деления сходны со своими предшественниками. С одной молекулы ДНК - дезоксирибонуклеиновой кислоты - при ее удвоении образуются две дочерние молекулы, полностью повторяя начальную.
В основе самовоспроизведения лежат реакции матричного синтеза, то есть образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеїдів ДНК. Следовательно, самовоспроизведение - одно из основных свойств живого, тесно связанное с явлением наследственности.
Наследственность. Заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена стабильностью, т. е. постоянством строения молекул ДНК.
Изменчивость. Это свойство будто противоположная наследственности, но вместе с тем тесно связана с ней, поскольку при этом меняются наследственные задатки - гены, определяющие развитие тех или иных признаков. Если бы репродукция матриц - молекул ДНК - всегда происходила с абсолютной точностью, то при размножении организмов осуществлялась бы преемственность только существовавших прежде признаков, и приспособление видов к меняющимся условиям среды оказалось бы невозможным. Следовательно, изменчивость - это способность организмов приобретать новые признаки и свойства, в основе которой лежат изменения биологических матриц.
Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора, то есть отбора найпристосованіших особей к конкретным условиям существования в природных условиях, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
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, вследствие которого изменяется его состав или структура. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или філогенезом.
На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. Развитие сопровождается ростом. Независимо от способа размножения все дочерние особи, образующиеся из одной зиготы или споры, почки или клетки, получают по наследству только генетическую информацию, то есть возможность проявлять те или иные признаки.
В процессе развития возникает специфическая структурная организация индивида, а увеличение его массы обусловлено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток и самих клеток. Филогенез, или эволюция, - это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Результатом эволюции является все многообразие живых организмов на Земле.
Раздражение. Любой организм неразрывно связано с окружающей средой: извлекает из нее питательные вещества, подвергается воздействию неблагоприятных факторов среды, вступает во взаимодействие с другими организмами и тому подобное. В процессе эволюции у живых организмов выработались и закрепились свойства избирательно реагировать на внешние воздействия. Это свойство носит название раздражение. Любое изменение условий окружающей среды по отношению к организму раздражение, а его реакция на внешние раздражители служит показателем его чувствительности и проявлением раздражения.
Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется с помощью нервной системы и называется рефлексом.
Организмы, не имеющие нервной системы, например простейшие или растения, лишены рефлексов. их реакции, выражающиеся в изменении характера движения или роста, принято называть таксисами или тропізмами, добавляя при их обозначении название раздражителя. Например, фототаксис - движение в направлении к свету; хемотаксис - перемещение организма по отношению к концентрации химических веществ. Каждый род таксиса может быть положительным или отрицательным в зависимости от того, действует раздражитель на организм притягаючим или отталкивающим образом.
Под тропізмами понимают определенный характер роста, которое свойственно растениям. Так, геліотропізм (от греч. helios - Солнце) означает рост надземных частей растений (стебля, листьев) по направлению к Солнцу, а геотропизм (от греч. geos - Земля) - рост подземных частей (корней) в направлении к центру Земли.
8. Дискретность (от лат. discretus - прерывистый, разделенный). Дискретность - всеобщее свойство материи. Так, с курса физики и общей химии известно, что каждый атом состоит из элементарных частиц, что атомы образуют молекулу. Простые молекулы входят в состав сложных соединений или кристаллов и тому подобное. Жизнь на Земле также проявляется в виде дискретных форм. Это означает, что отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз и т. п) состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, создавая структурно-функциональное единство. Например, любой вид организмов включает отдельные особи. Тело высокоорганизованной особи образует пространственно отграниченные органы, которые, в свою очередь, состоят из отдельных клеток. Энергетический аппарат клетки представлен отдельными митохондриями, аппарат синтеза белка - рибосомами и т. д. вплоть до макромолекул, каждая из которых может выполнять свою функцию, лишь будучи пространственно изолированной от других. Дискретность строения организма - основа его структурной упорядоченности, она создает возможность постоянного самообновления его путем замены структурных элементов (молекул, ферментов, органоидов клетки, целых клеток), что «износились», без прекращения выполняемой функции. Дискретность вида предопределяет возможность его эволюции путем гибели или устранения от размножения непригодных особей и сохранения индивидов с полезными для выживания признаками.
9. Саморегуляция (авторегуляція). Это способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условияхокружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов. При этом недостаток поступления каких-либо питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает запасание этих веществ. Подобные реакции осуществляются разными путями благодаря деятельности регуляторных систем - нервной и эндокринной. Сигналом для включения той или иной регулирующей системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.
Например, понижение концентрации АТФ - универсального аккумулятора (накопителя) энергии в клетке - служит сигналом, запуская процесс ее синтеза. Наоборот, восполнение запасов АТФ прекращает интенсивный синтез этой вещества. Повышение концентрации глюкозы в крови приводит к усилению выработка гормона поджелудочной железы - инсулина, который уменьшает содержание сахара в крови. Снижение уровня глюкозы в крови замедляет выделение гормона в кровяное русло. Уменьшение числа клеток в ткани (например, в результате травмы) вызывает усиленное размножение клеток, что остались; восстановление нормальной количества клеток дает сигнал о прекращении интенсивного клеточного деления.
10. Ритмичность. Это свойство присуще как живой, так и неживой природе. Обусловлено оно различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца, сменой времен года, фазами Луны и тому подобное. Для неживой природы характерны, например, изменения освещенности и температуры в течение года и суток, приливы и отливы в морях и океанах, перемещение воздушных масс - ветры и тому подобное. Живые организмы также подчиняются внешним датчикам времени, однако реакция их значительно сложнее изменении окружающей среды.
Повсюду в живой и неживой природе распространены колебательные процессы. Океанские приливы и отливы, смена дня и ночи, фаз Луны, чередование времен года, периодическое увеличение солнечной активности, цикличность геологических процессов, в том числе периодическая смена суш морем и моря сушей, - все это различные формы колебательных процессов. Периодические изменения в окружающей среде имеют глубокий влияние на живую природу и на собственные ритмы живых организмов.
Ритм - это повторение одного и того же состояния через разные промежутки времени. В биологии под ритмичностью понимают периодические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия). Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека; сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих (суслики, ежи, медведи) и много других.
Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, то есть на приспособление к постоянно меняющимся условиям существования.
11. Энергозависимость. Живые тела являются «открытыми» для поступления энергии системы. Это понятие заимствовано из физики. Под «открытыми» понимают динамические, есть системы, которые не находятся в состоянии покоя, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне. Итак, живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступает энергия и материя в виде пищи из окружающей среды. Следует отметить, что живые организмы в отличие от объектов неживой природы отграничены от окружающей среды оболочками (наружная клеточная мембрана у одноклеточных, покровная ткань у многоклеточных). Эти оболочки затрудняют обмен веществ между организмом и внешней средой, сводят к минимуму потери веществ и поддерживают пространственное единство системы.
Таким образом, живые организмы резко отличаются от объектов физики и химии - неживых систем - своей исключительной сложностью и высокой структурной и функциональной упорядоченностью. Эти отличия придают жизни качественно новые свойства. Живет является особой ступенью развития материи.
Теперь, после ознакомления с основными свойствами живых организмов, можно сформулировать определение понятия «жизнь». Материалистическое определение жизни дал Ф. Энгельс: «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своей сути в постоянном самооновленні химических составных частей этих тел». Это определение дано Энгельсом более 100 лет назад. В него вошли два важных положения: 1) жизнь тесно связана с белковыми телами и 2) непременное условие жизни - постоянный обмен веществ, с прекращением которого прекращается и жизнь.
Достижения биологии нашего времени позволили вскрыть новые черты, характерные для живых организмов, и на этом основании дать более подробное определения понятия «жизнь». Одно из таких определений принадлежит М. В. Волькенштейну: «Живые тела, существующие на Земле, являются открытыми саморегулирующимися и самовідтворюваними системами, построенными из биополимеров - белков и нуклеиновых кислот».
