Свойства живого вещества кратко

Обновлено: 02.07.2024

Наука биология (греч. bios – жизнь, logos — наука) изучает само проявление жизни и ее закономерности.

Основными свойствами живого принято считать:

Обмен веществ и энергией
Питание
Выделение
Дыхание
Рост и развитие
Раздражимость
Способность к движению
Способность к размножению
Саморегуляция

Только наличие всех вышеперечисленных свойств является исчерпывающим доказательством жизни.

Обмен веществ и энергии

Все живые организмы потребляют питательные вещества. Внутри организма сложные вещества распадаются до более простых с выделением энергии, а простые вещества употребляются организмом для построения и поддержания своего тела. Таким образом живые организмы постоянно обмениваются различными веществами и энергией со внешней средой.

Очевидно, что подобный обмен был бы невозможен без свойств живого как питание, выделение и дыхание.

Питание – процесс поглощения питательных веществ, которые затем в организме трансформируются. К примеру, корни растений поглощают минеральные вещества из почв, этот процесс принято называть минеральным питанием. Питательные же вещества растения получают в результате фотосинтеза, особого процесса, о котором мы поговорим в отдельном уроке.

Выделение – это удаление продуктов жизнедеятельности из организма. Например, растения выделяют в окружающую среду углекислый газ, излишки воды и другие вещества.

Для поддержания своего функционирования организмам необходима энергия. Ее можно извлечь в процессе разложения (окисления) различных сложных веществ в присутствии кислорода, который все живое получает посредством дыхания.

На вдохе организмы потребляют кислород, а выдыхают углекислый газ.

Рост и развитие

Полученные организмом вещества расходуются на рост и развитие.

Вообще рост свойственен и некоторым неживым объектам, например сосулькам. Однако они наращивают вещество на своей поверхности, в отличие от живых организмов, которые растут изнутри за счет потребленных питательных веществ.

Причем растения, в отличие от животных, растут в течение всей жизни.

С момента своего появления на свет и до момента смерти все живое претерпевает различные изменения, они развиваются.

Например, из маленького семечка сначала появляется проросток лишь с одной парой маленьких листочков.

Проросток растет, постепенно превращаясь в молодое растение с уже развившимися листьями. Со временем побег продолжает крепнуть, образует все новые и новые листья, цветет и в итоге увядает.

Схема развития растения

Раздражимость и саморегуляция

Для выживания необходимо вовремя реагировать на изменения внешней и внутренней среды, и все живые организмы обладают такой способностью (раздражимостью).

При этом важно не только быстро определять, что изменилось, но и оперативно приспосабливаться к изменениям, и в первую очередь поддерживать постоянство внутренней среды организма или гомеостаз.

Таким образом, еще одним важным свойством всего живого является способность к саморегуляции. Так живые организмы способны абсолютно самостоятельно без какого-либо внешнего вмешательства поддерживать все процессы своей жизнедеятельности.

Движение

Живые организмы так или иначе способны к перемещению в пространстве. Даже растения, с первого взгляда кажущиеся совершенно неподвижными, способны к передвижению.

Например, листья поворачиваются так, чтобы как можно больше света падало на листовую пластинку, цветки некоторых растений открываются в светлое время суток, а в темное закрываются.

Это явление, характерное для растений и не только получило название фототаксис.

Размножение

Так или иначе продолжительность жизни организма ограничена, однако жизнь на Земле процветает по сей день, и за это стоит благодарить такое свойство живых организмов, как размножение.

Посредством размножения родители передают потомкам свои признаки и особенности развития. Такая способность живых организмов называется наследственностью.

С точки зрения современной науки, живое вещество обладает некоторыми специфическими свойствами и выполняет в биосфере определенные биогеохимические функции.

Специфические свойства и особенности живого вещества:

• Живое вещество биосферы характеризуется большим запасом энергии.

• Резкое различие между живым и неживым веществом наблюдается в скорости протекания химических реакций (в живом веществе реакции идут в тысячи, а иногда в миллионы раз быстрее).

• Отличительной особенностью живого вещества является то, что слагающие его индивидуальные химические соединения - белки, ферменты и др. - устойчивы только в живых организмах.

• Произвольное движение, в значительной степени саморегулируемое, является общим признаком всякого живого вещества в биосфере.

• Живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. Известно свыше 2 млн. органических соединений, входящих в состав живого вещества, в то время как количество природных соединений (минералов) неживого вещества составляет около 2 тыс., т. е. на три порядка меньше.

• Живое вещество представлено в биосфере в виде индивидуальных организмов, размеры которых колеблются в огромных пределах. Величина самых мелких вирусов не превышает 20 нм (1 нм = 10~ 9 м), самые крупные животные - киты - достигают 33 м в длину, самое большое растение - секвойя - 100 м в высоту.

Основные биогеохимические функции живого вещества:

Энергетическая функция заключается в осуществлении связи биосферно-планетарных явлений с космическим излучением, преимущественно с солнечной радиацией. В основе этой функции лежит фотосинтетическая деятельность зеленых растений, в процессе которой происходит аккумуляция (накопление) солнечной энергии и ее перераспределение между отдельными компонентами биосферы. За счет накопленной солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.

Газовая функция обусловливает миграцию газов и их превращения, обеспечивает газовый состав биосферы. Преобладающая масса газов на Земле имеет биогенное происхождение. В процессе функционирования живого вещества создаются основные газы: азот, кислород, углекислый газ, сероводород, метан и др.

Концентрационная функция проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов окружающей среды. В составе живого вещества преобладают атомы легких элементов: водорода, углерода, азота, кислорода, натрия, магния, алюминия, кремния, серы, хлора, калия, кальция. Концентрация этих элементов в теле живых организмов в сотни и тысячи раз выше, чем во внешней среде. Этим объясняется неоднородность химического состава биосферы и ее существенное отличие от состава неживого вещества планеты.

Окислительно-восстановительная функция заключается в химическом превращении главным образом тех веществ, которые содержат атомы с переменной степенью окисления (соединения железа, марганца и др.) При этом на поверхности Земли преобладают биогенные процессы окисления и восстановления.

Деструктивная функция обусловливает процессы, связанные с разложением организмов после их смерти, вследствие которой происходит минерализация органического вещества, т. е. превращение живого вещества в косное. В результате образуются также биогенное и биокосное вещество биосферы.

Специфические свойства и особенности живого вещества:

• Живое вещество биосферы характеризуется большим запасом энергии.

Основные биогеохимические функции живого вещества:

Как мы уже отмечали, живое вещество биосферы — это совокупность всех живых организмов, населяющих нашу планету. К основным уникальным особенностям живого вещества, обусловливающим его крайне высокую преобразующую деятельность, можно отнести следующие специфические свойства.

Существование в виде организмов

Живое вещество проявляет значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. В природе известно более 2 млн органических соединений, которые входят в состав живого вещества. Живое вещество представлено разными видами организмов, каждый из которых имеет свой собственный генотип, свои морфологические и физиологические особенности. Размеры организмов колеблются от 2 нм до 100 м.

Наиболее мелкие организмы — это бактерии и протисты. Среди животных — некоторые представители ракообразных и паукообразных. Самое маленькое цветковое растение — ряска рода Вольфия (менее 0,4 мм). Самые крупные животные — киты (длина тела синего кита достигает 33 м, а масса тела может превышать 150 т), из растений самые большие — секвойи (до 100—115 м в высоту и 12 м в диаметре).

Обладание запасом энергии

Сущность жизни — это нескончаемый поток энергии. Живое вещество перерабатывает энергию солнечных излучений. Энергия солнечного света, достигая поверхности Земли, улавливается зелеными растениями, которые превращают ее в химическую энергию, запасаемую в форме химических связей органического вещества. Передача энергии на следующий уровень происходит при поедании растения животным или при разложении его бактериями. При этом химическая энергия углеводов и других молекул в результате окисления этих молекул преобразуется в биологически полезную энергию. Живое вещество в отличие от неживого на протяжении своей жизни осуществляет значительную работу по преобразованию биосферы.

Способность быстро занимать (осваивать) свободное пространство

Пассивное и активное движение

Живому веществу присуще движение — пассивное, обусловленное ростом и размножением, и активное — в виде направленного перемещения организмов. Первое является свойством всех живых организмов, второе характерно для животных, протистов и в редких случаях — для растений.

Движение растений — это изменение положения органов растения в пространстве, обусловленное разными факторами внешней среды: светом, температурой, силой тяжести, химическими элементами и др. Примером может служить поворот листьев, цветков, побегов в сторону источника света (подсолнечник) или рост корня в глубь почвы. Некоторые виды растений, например мимоза стыдливая, при прикосновении сворачивают листья.

Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти

Благодаря саморегуляции живые организмы способны поддерживать постоянный химический состав и условия внутренней среды, несмотря на значительные изменения условий внешней среды. Саморегуляция физиологических функций присуща всем формам организации жизнедеятельности, однако в наиболее сильной степени выражена у позвоночных. Достигается это благодаря развитию нервной, кровеносной, иммунной, эндокринной, пищеварительной систем. Изменение условий с неизбежностью влечет за собой перестройку их работы. Например, нехватка кислорода в воздухе приводит к интенсификации работы кровеносной системы, учащению пульса, увеличению количества гемоглобина в крови, а раздражение холодным воздухом терморецепторов кожи приводит к увеличению процессов теплопродукции.

После смерти свойства, характерные для живого организма, утрачиваются, а химические соединения, входящие в состав живого вещества (ферменты, белки и др.), очень быстро разрушаются.

Высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям

Благодаря этому свойству живые организмы осваивают почвенную, водную и наземно-воздушную среды. Кроме того, существуют организмы, приспособившиеся к жизни в экстремальных условиях: при крайне низких или высоких показателях температуры, кислотности, давления и т. д. Например, споры некоторых бактерий способны переносить колебания температур от абсолютного нуля (–273 °С) до +180 o С, существовать в водах атомных реакторов, в бескислородной среде. Хорошо выдерживают температурные перепады и сохраняют жизнеспособность в полном вакууме покоящиеся стадии организмов — цисты, куколки насекомых, семена и споры растений. Гомойотермные животные — птицы и млекопитающие — поддерживают постоянную температуру тела при помощи высокого уровня обмена веществ, совершенной терморегуляции и хорошей теплоизоляции.

Некоторые китообразные и ластоногие, благодаря наличию толстого слоя подкожного жира, живут в северных морях, где температура воды составляет около 0 o С. Днем в пустыне температура воздуха превышает 60 o С, поэтому многие животные прячутся в норы и выходят на поверхность лишь в ночное время. Наиболее впечатляющим примером адаптации к высоким температурам являются бактерии гидротермальных источников, где температура воды равна примерно 120 o С. Благодаря особой структуре их белки способны противостоять денатурации.

Высокая скорость и упорядоченность протекания реакций

В живом веществе химические реакции в процессе обмена веществ протекают в десятки, а иногда и в сотни раз быстрее, чем в неживом веществе. Живые организмы содержат природные катализаторы (ферменты), которые ускоряют реакции, протекающие в организме. В. И. Вернадский в связи с этим назвал живое вещество чрезвычайно активизированной материей. Например, колибри ежедневно потребляет количество нектара в 2 раза превышающее массу ее тела, а землеройки съедают в день 10—15 % от своей массы. Эти примеры указывают на высокую скорость протекания биохимических реакций, составляющих обмен веществ в живом веществе.

Высокая скорость обновления живого вещества

Все перечисленные свойства живого вещества обусловливаются концентрацией в нем больших запасов энергии. В. И. Вернадский отмечал, что по энергетической насыщенности с живым веществом может соперничать только лава, образующаяся при извержении вулканов.

Повторим главное. Живое вещество биосферы обладает уникальными особенностями, обусловливающими его крайне высокую преобразующую деятельность и специфические свойства. К ним относятся: существование в биосфере в виде организмов, обладание запасом энергии, способность быстро занимать (осваивать) свободное пространство, пассивное и активное движение, устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти, высокая приспособительная способность (адаптация) живого вещества к различным условиям, высокая скорость протекания и упорядоченность реакций, высокая скорость обновления живого вещества.

Проверим знания

Ключевые вопросы

1. Перечислите специфические свойства живого вещества биосферы.
2. Для чего живому веществу необходимо такое свойство, как движение? Характерно ли движение для грибов? Приведите примеры.
3. В чем заключается приспособительная способность живого вещества? Приведите примеры.

Сложные вопросы

1. В 1859 г. на одной из ферм Австралии выпустили 12 пар кроликов. Через 40 лет их численность достигла огромного числа особей. Кролики стали бедствием Австралии. Каким свойством живого вещества можно объяснить массовое размножение кроликов? Как снизили их численность?
2. Живое вещество является мощной геологической силой, преобразующей биосферу. Приведите примеры влияния живого вещества на оболочки Земли.
3. Какова биомасса дождевых червей, которую можно получить за 1 год при условии, что в компост будет помещено 150 червей? Их количество в течение года увеличивается в 1000 раз. Масса одного червя в среднем составляет 0,5 г. Какие свойства живого вещества проявляются в данном эксперименте?

Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов в биосфере, вне зависимости от их систематической принадлежности.

Содержание

Характеристики живого вещества

В состав живого вещества входят как органические (в химическом смысле), так и неорганические, или минеральные, вещества. Вернадский писал:

Идея о том, что явления жизни можно объяснить существованием сложных углеродистых соединений – живых белков, бесповоротно опровергнута совокупностью эмпирических фактов геохимии. Живое вещество – это совокупность всех организмов.

Живое вещество развивается там, где может существовать жизнь, то есть на пересечении атмосферы, литосферы и гидросферы. В условиях, не благоприятных для существования, живое вещество переходит в состояние анабиоза.

Специфика живого вещества заключается в следующем:

Живое вещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией. В неорганическом мире по количеству свободной энергии с живым веществом могут быть сопоставлены только недолговечные незастывшие лавовые потоки.
Резкое отличие между живым и неживым веществом биосферы наблюдается в скорости протекания химических реакций: в живом веществе реакции идут в тысячи и миллионы раз быстрее.
Отличительной особенностью живого вещества является то, что слагающие его индивидуальные химические соединения – белки, ферменты и пр. – устойчивы только в живых организмах (в значительной степени это характерно и для минеральных соединений, входящих в состав живого вещества).
Произвольное движение живого вещества, в значительной степени саморегулируемое. В. И. Вернадский выделял две специфические формы движения живого вещества: а) пассивную, которая создается размножением и присуща как животным, так и растительным организмам; б) активную, которая осуществляется за счет направленного перемещения организмов (она характерна для животных и в меньшей степени для растений). Живому веществу также присуще стремление заполнить собой все возможное пространство.
Живое вещество обнаруживает значительно большее морфологическое и химическое разнообразие, чем неживое. Кроме того, в отличие от неживого абиогенного вещества живое вещество не бывает представлено исключительно жидкой или газовой фазой. Тела организмов построены во всех трех фазовых состояниях.
Живое вещество представлено в биосфере в виде дисперсных тел – индивидуальных организмов. Причем, будучи дисперсным, живое вещество никогда не находится на Земле в морфологически чистой форме – в виде популяций организмов одного вида: оно всегда представлено биоценозами.
Живое вещество существует в форме непрерывного чередования поколений, благодаря чему современное живое вещество генетически связано с живым веществом прошлых эпох. При этом характерным для живого вещества является наличие эволюционного процесса, т. е. воспроизводство живого вещества происходит не по типу абсолютного копирования предыдущих поколений, а путем морфологических и биохимических изменений.

Значение живого вещества

Работа живого вещества в биосфере достаточно многообразна. По Вернадскому, работа живого вещества в биосфере может проявляться в двух основных формах:

а) химической (биохимической) – I род геологической деятельности; б) механической – II род транспортной деятельности.

Биогенная миграция атомов I рода проявляется в постоянном обмене вещества между организмами и окружающей средой в процессе построения тела организмов, переваривания пищи. Биогенная миграция атомов II рода заключается в перемещении вещества организмами в ходе его жизнедеятельности (при строительстве нор, гнезд, при заглублении организмов в грунт), перемещении самого живого вещества, а также пропускание неорганических веществ через желудочный тракт грунтоедов, илоедов, фильтраторов.

Для понимания той работы, которую совершает живое вещество в биосфере очень важными являются три основных положения, которые В. И. Вернадский назвал биогеохимическими принципами:

Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению.
Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов.
Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей, и создается и поддерживается на нашей планете лучистой энергией Солнца.

Выделяют пять основных функций живого вещества:

Энергетическая. Заключается в поглощении солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путем разложения энергонасыщенных веществ и передаче энергии по пищевой цепи разнородного живого вещества.
Концентрационная. Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных видов вещества. Выделяют два типа концентраций химических элементов живым веществом: а) массовое повышение концентраций элементов в среде, насыщенной этими элементами, например, серы и железа много в живом веществе в районах вулканизма; б) специфическую концентрацию того или иного элемента вне зависимости от среды.
Деструктивная. Заключается в минерализации необиогенного органического вещества, разложении неживого неорганического вещества, вовлечении образовавшихся веществ в биологический круговорот.
Средообразующая. Преобразование физико-химических параметров среды (главным образом за счет необиогенного вещества).
Транспортная. Пищевые взаимодействия живого вещества приводят к перемещению огромных масс химических элементов и веществ против сил тяжести и в горизонтальном направлении.

Читайте также: