Свойства живых систем реферат
Обновлено: 05.07.2024
Всем уровням организации живой материи присущи черты, отличающие ее от неживой материи. Рассмотрим общие, характерные для всего живого свойства и их отличия от сходных процессов, протекающих в неживой природе.
Особенности химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живой и неживой природе неодинаково.
Элементарный состав неживой природы, наряду с кислородом, представлен в основном кремнием, железом, магнием, алюминием и т. д. В живых организмах 98% их массы приходится на четыре элемента: водород, кислород, углерод и азот.
Обмен веществ. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощают из нее вещества, необходимые для питания, и выделяют наружу продукты жизнедеятельности.
Отметим, что в неживой природе также существует обмен веществами. Однако при небиологическом круговороте веществ они просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние (например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед, растворение или кристаллизация минеральных соединений).
В отличие от обменных процессов, происходящих в неживой природе, у живых организмов они имеют качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада.
Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества. Вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды усваиваются веществами живого организма, и из них строится его тело. Эти процессы называют ассимиляцией, пластическим обменом, или анаболизмом.
Приведем несколько примеров. Растения из двуокиси углерода и воды строят углеводы — крахмал и целлюлозу, которые используются как запасные питательные вещества и строительный материал.
Белок куриного яйца в организме человека претерпевает целый ряд сложных превращений, прежде чем преобразуется в белки, свойственные нашему организму, — гемоглобин, кератин и др.
Другая сторона обмена веществ — процессы диссимиляции (катаболизм), в результате которых сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакции биосинтеза.
Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма и, как следствие, постоянство функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
Самовоспроизведение (репродукция). Способность к размножению, т. е. воспроизведению нового поколения особей того же вида, — одно из основных свойств живых организмов. Потомство в основных своих чертах обычно похоже на родителей. Из семян одуванчика вырастает одуванчик.
Деление одноклеточного организма — амебы — приводит к образованию 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, пластиды и др.) после деления сходны со своими предшественниками. Из одной молекулы ДНК при ее удвоении образуются две дочерние молекулы, полностью повторяющие исходную.
В основе самовоспроизведения лежат реакции матричного синтеза, т. е. образования новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов 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 как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней, так как при этом изменяются наследственные факторы — 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 ее лежит изменение биологических матриц.
Изменчивость создает разнообразный исходный материал для естественного отбора, т. е. отбора особей, наиболее приспособленных 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 чего изменяется его состав или структура. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом.
Онтогенез постепенно и последовательно проявляет индивидуальные свойства организмов. Независимо от способа размножения все особи, образующиеся из одной зиготы или споры, почки или клетки, получают по наследству только генетическую информацию, т. е. возможность проявить те или иные признаки.
В процессе развития возникает специфическая структурная организация индивида. Развитие сопровождается ростом — увеличением его массы. Оно обусловлено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток, самих клеток.
Эволюция — это необратимое и направленное историческое развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением форм жизни. Результатом эволюции является все многообразие живых организмов на Земле.
Раздражимость. Любой организм неразрывно связан с окружающей средой: он извлекает из нее питательные вещества, подвергается воздействию неблагоприятных факторов среды, вступает во взаимодействие с другими организмами и т. д.
В процессе эволюции у живых организмов выработалось и закрепилось свойство избирательно реагировать на изменение внешней и внутренней среды. Это свойство носит название раздражимости. Всякое изменение условий окружающей организм среды представляет собой по отношению к нему раздражение, а его реакция на внешние раздражители служит показателем его чувствительности и проявления раздражимости.
Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется через посредство нервной системы и называется рефлексом. Их реакции, выражающиеся в изменении характера движения или роста, принято называть таксисами или тропизмами, прибавляя для их обозначения название раздражителя.
Например, фототаксис — движение по отношению к источнику света, хемотаксис — перемещение организма по отношению к концентрации химических веществ. Таксис может быть положительным или отрицательным в зависимости от того, действует раздражитель на организм привлекающим или отталкивающим образом.
Под тропизом понимают определенный характер роста, который свойствен растениям. Так, гелиотропизм означает рост наземных частей растений (стебля, листьев) по направлению к Солнцу, а геотропизм — рост подземных частей (корней) в направлении к центру Земли.
Дискретность. Само слово “дискретность” произошло от лат. discretus, что означает “прерывистый”, “разделенный”. Дискретность — всеобщее свойство материи. Так, из курса физики и общей химии известно, что каждый атом состоит из элементарных частиц, а молекулы формируются из атомов. Из простых молекул образуются более сложные соединения или кристаллы и т. д.
Жизнь на Земле также проявляется в виде дискретных форм. Это означает, что отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, т. е. обособленных или отграниченных в пространстве, но, тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство.
Например, любой вид организмов представлен отдельными особями. В теле высокоорганизованной особи можно выделить 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 его постоянного самообновления путем замены “износившихся” структурных элементов (молекул, органоидов клетки, целых клеток) с сохранением выполняемой функции.
Дискретность вида представляет собой возможность его эволюции путем гибели или устранения от размножения неприспособленных особей и сохранения индивидов с полезными для выживания признаками.
Саморегуляция (авторегуляция). Это способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов.
Так, 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 системы регуляции может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы. Например, понижение концентрации АТФ (аденозинтрифосфата) – универсального аккумулятора (накопителя) и переносчика энергии в клетке — служит сигналом, запускающим процесс его синтеза. Наоборот, восполнение запасов АТФ прекращает интенсивный синтез этого вещества.
Повышение концентрации глюкозы в крови приводит к усилению выработки гормона поджелудочной железы — инсулина, уменьшающего содержание сахара в крови. Снижение уровня глюкозы в крови угнетает выделение гормона в кровяное русло.
Уменьшение числа клеток в ткани (в результате травмы) вызывает усиленное размножение оставшихся клеток; восстановление нормального количества клеток дает сигнал о прекращении интенсивного клеточного деления.
Ритмичность. Это свойство присуще как живой, так и неживой природе. Обусловлено оно различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца, сменой времен года, фаз Луны и т. д.
Для неживой природы характерны, например, изменения освещенности и температуры в течение года и суток, приливы и отливы в морях и океанах, перемещение воздушных масс и т. д.
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 суши морем и моря сушей, — все это разные формы колебательных процессов.
Периодические изменения в окружающей среде оказывают глубокое влияние на живую природу и на собственные ритмы живых организмов. Ритм — это повторение одного и того же события или воспроизведение одного и того же состояния через равные промежутки времени.
В биологии под ритмичностью понимают изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами (от нескольких секунд до лет и столетий). Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих и многие другие.
Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, т. е. на приспособление к меняющимся условиям существования.
Энергозависимость. Живые тела представляют собой “открытые” для поступления энергии системы. Это понятие заимствовано из физики. Под “открытыми” системами понимают системы, в которых непрерывно происходят поглощение и удаление веществ, а также обмен энергией с окружающей средой.
Живые организмы существуют до тех пор, пока к ним поступают 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 выполняют защитную функцию, обеспечивают постоянство внутренней среды, затрудняют обмен веществом между органами и внешней средой, поддерживают пространственное единство биологических систем.
Таким образом, живые организмы резко отличаются от объектов физики и химии — неживых систем — своей исключительной сложностью и высокой структурной функциональной упорядоченностью. Эти отличия придают жизни качественно новые свойства. Живое представляет собой особую ступень развития материи.
На самом деле очень трудно дать строгое определение понятия “жизнь”. Одно из определений с материалистических позиций более 100 лет назад дал Ф. Энгельс в произведении “Диалектика природы”: “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:
- жизнь тесно связана с белковыми телами;
- 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 определение понятия “жизнь”. Современные ученые определяют это понятие так: живые тела представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот.
Единство химического состава. Хотя в состав живых систем входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В живых организмах – 98% химического состава приходится на шесть элементов: кислород (–62%), углерод (–20%), водород (–10%), азот (–3%), кальций (–2,5%), фосфор (–1,0%). Кроме того, живые системы содержат совокупность сложных полимеров, в основном белки, нуклеиновые кислоты, ферменты и т.д., которые неживым системам не присущи.
Вложенные файлы: 1 файл
Основные свойства живых систем
1. Единство химического состава. Хотя в состав живых систем входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В живых организмах – 98% химического состава приходится на шесть элементов: кислород (–62%), углерод (–20%), водород (–10%), азот (–3%), кальций (–2,5%), фосфор (–1,0%). Кроме того, живые системы содержат совокупность сложных полимеров, в основном белки, нуклеиновые кислоты, ферменты и т.д., которые неживым системам не присущи.
2. Открытость живых систем. Живые системы – открытые системы. Живые системы используют внешние источники энергии в виде пищи, света и т.п. Через них проходят потоки веществ и энергии, благодаря чему в системах осуществляется обмен веществ – метаболизм. Основа метаболизма – анаболизм (ассимиляция), то есть синтез веществ, и катаболизм (диссимиляция), то есть распад сложных веществ на простые с выделением энергии, которая используется для биосинтеза.
3. Живые системы – самоуправляющиеся, саморегулирующиеся, самоорганизующиеся системы.
Саморегуляция – свойство живых систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном уровне те или иные физиологические (или другие) показатели системы. Самоорганизация – свойство живой системы приспособляться к изменяющимся условиям за счет изменения структуры своей системы управления. При саморегуляции и самоорганизации управляющие факторы воздействуют на систему не извне, а возникают в ней самой в процессе переработки информации, которой живая система обменивается с внешней средой. Это означает, что живые системы – самоуправляющиеся системы.
4. Живые системы – самовоспроизводящиеся системы. Живые системы существуют конечное время. Поддержание жизни связано с самовоспроизведением, благодаря чему живое существо воспроизводит себе подобных.
5. Изменчивость живых систем. Изменчивость связана с приобретением организмом новых признаков и свойств. Это явление противоположно наследственности и играет роль в процессе отбора организмов, наиболее приспособленных к конкретным условиям.
6. Способность к росту и развитию. Рост – увеличение в размерах и массе с сохранением общих черт строения; рост сопровождается развитием, то есть возникновением новых черт и качеств. Развитие может быть индивидуальным (онтогенез), когда последовательно проявляются все свойства организма, и историческим, которое сопровождается образованием новых видов и прогрессивным усложнением живой системы (филогенез).
Онтогенез – индивидуальное развитие организма, охватывающее все изменения от момента зарождения до окончания жизни.
Филогенез – историческое развитие организмов или эволюция органического мира.
7. Раздражимость – неотъемлемая черта всего живого. Раздражимость связана с передачей информации из внешней среды к живой системе и проявляется в виде реакций системы на внешние воздействия.
8. Целостность и дискретность. Живая система дискретна, так как состоит из отдельных, но взаимодействующих между собой частей, которые в свою очередь также являются живыми системами. Например: организм состоит из клеток, являющихся живыми системами; биоценоз состоит из совокупностей различных видов, которые также являются живыми системами.
С дискретностью связаны различные уровни организации живых систем, о чем будет сказано ниже. Вместе с тем живая система целостна, поскольку входящие в нее элементы обеспечивают выполнение своих функций не самостоятельно, а во взаимосвязи с другими элементами системы.
Специфика живого заключается в том, что ни один из перечисленных признаков (а их число составляет по данным разных ученых до 20-30) не является самым главным, определяющим для того, чтобы систему можно было назвать целостной живой системой. Только наличие всех этих признаков вместе взятых позволяет провести границу между живым и неживым в природе. Единственный способ дать определение живому – перечислить основные свойства живых систем.
Уровни организации жизни
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 июня 2013; проверки требуют 3 правки.
Перейти к: навигация, поиск
Уровни организации живой материи — иерархически соподчинённые уровни организации биосистем, отражающие уровни их усложнения. Чаще всего выделяют шесть основных структурных уровней жизни: молекулярный, клеточный,органно-тканевой, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный. В типичном случае каждый из этих уровней является системой из подсистем нижележащего уровня и подсистемой системы более высокого уровня. Следует подчеркнуть, что построение универсального списка уровней биосистем невозможно. Выделять отдельный уровень организации целесообразно в том случае, если на нём возникают новые свойства, отсутствующие у систем нижележащего уровня. К примеру, феномен жизни возникает на клеточном уровне, а потенциальное бессмертие — на популяционном [1] . При исследовании различных объектов или различных аспектов их функционирования могут выделяться разные наборы уровней организации. Например, у одноклеточных организмов механизмы регуляции изучаемого процесса. Одним из выводов, следующих из общей теории систем является то, что биосистемы разных уровней могут быть подобны в своих существенных свойствах, например, принципах регуляции важных для их существования параметров
Содержание
- 1 Молекулярный уровень организации жизни
- 2 Клеточный уровень организации жизни
- 3 Тканевый уровень организации жизни
- 4 Органный уровень организации жизни
- 5 Организменный (онтогенетический) уровень организации жизни
- 6 Популяционно-видовой уровень организации жизни
- 7 Биогеоценотический уровень организации жизни
- 8 Биосферный уровень организации жизни
- 9 См. также
- 10 Примечания
- 11 Литература
- 12 Ссылки
Молекулярный уровень организации жизни
Представлен разнообразными молекулами, находящимися в живой клетке.
- Компоненты
- Молекулы неорганических и органических соединений
- Молекулярные комплексы
- Основные процессы
- Объединение молекул в особые комплексы
- Осуществление, кодирование и передача генетической информации
- Науки, ведущие исследования на этом уровне
- Биохимия
- Биофизика
- Молекулярная биология
- Молекулярная генетика
Клеточный уровень организации жизни
Представлен свободно живущими одноклеточными организмами и клетками, входящими в многоклеточные организмы.
- Компонент
- Комплексы молекул химических соединений и органоиды клетки
- Основные процессы
- Биосинтез, фотосинтез
- Регуляция химических реакций
- Деление клеток
- Вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы
- Науки, ведущие исследования на этом уровне
- Генная инженерия
- Цитогенетика
- Цитология
- Эмбриология
Тканевый уровень организации жизни
Тканевый уровень представлен т канями, объединяющими клетки определённого строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференцировки клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная). У растений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.
Органный уровень организации жизни
Органный уровень представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счёт различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счёт разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация, заключающаяся в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.
Организменный (онтогенетический) уровень организации жизни
Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий.
- Компоненты
- Клетка — основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточного организма
- Основные процессы
- Обмен веществ (метаболизм)
- Раздражимость
- Размножение
- Онтогенез
- Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности
- Гомеостаз
- Науки, ведущие исследования на этом уровне
- Анатомия
- Биология развития
- Аутэкология
- Генетика
- Гигиена
- Морфология
- Физиология
Популяционно-видовой уровень организации жизни
Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций.
- Компоненты
- Группы родственных особей, объединённых определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой
- Основные процессы
- Генетическое своеобразие
- Взаимодействие между особями и популяциями
- Накопление элементарных эволюционных преобразований
- Осуществление микроэволюции и адаптация к изменяющейся среде
- Видообразование
- Увеличение биоразнообразия
- Науки, ведущие исследования на этом уровне
- Генетика популяций
- Эволюция
- Экология
Биогеоценотический уровень организации жизни
Представлен разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни.
- Компоненты
- Популяции различных видов
- Факторы среды
- Пищевые сети, потоки веществ и энергии
- Основные процессы
- Биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь
- Подвижное равновесие между живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз)
- Обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем)
- Науки, ведущие исследования на этом уровне
- Биогеография
- Биогеоценология
- Экология
Биосферный уровень организации жизни
Представлен высшей, глобальной формой организации биосистем — биосферой.
- Компоненты
- Биогеоценозы
- Антропогенное воздействие
- Основные процессы
- Активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты
- Биологический глобальный круговорот веществ и энергии
- Активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы, его хозяйственная и этнокультурная деятельность
- Науки, ведущие исследования на этом уровне
- Экология
- Глобальная экология
- Космическая экология
- Экология
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).
Живые системы обладают рядом свойств, которые отличают их от систем неживой природы. Такими особенностями являются:
- обмен веществ
- единство химического состава
- наследственность
- репродукция
- развитие и рост
- изменчивость
- ритмичность
- дискретность
- раздражимость
- гомеостаз
- энергозависимость.
Характеристика особенностей
Единство химического состава означает, что в составе всех живых организмов находятся те же химические элементы, что и в объектах неживой природы. Но соотношение этих элементов в живых и неживых объектах отличается. Состав объектов неживой природы представлен, кроме кислорода, алюминием, магнием, железом, кремнием и т.д. А живые организмы на 98% состоят из четырех элементов – кислорода, углерода, водорода и азота.
К обмену веществ с окружающей средой способны все живые организмы. Они поглощают из окружающей среды элементы, которые необходимы для питания, и выделяют продукты жизнедеятельности. Однако, в случае с небиологическом круговоротом веществ они лишь перемещаются с места на место либо меняется их агрегатное состояние, тоу живых организмов обмен веществ происходит на качественно другом уровне, включая процессы распада и синтеза. В процессе целого ряда разных сложных химических превращений поглощенные из окружающей среды вещества трансформируются в вещества, из которых строится тело живого организма. Эти процессы называются ассимиляцией. В результате обратных процессов – диссимиляции, происходит распад сложных соединений на простые. В этом случае выделяется энергия, которая необходима для реакции биосинтеза. Поэтому процесс диссимиляции называется энергетическим обменом. Благодаря обмену веществ обеспечивается постоянство химического состава, а также структуры всех составляющих частей организма, тем самым обеспечивается постоянство их функционирования.
Еще одной особенностью живых систем является способность к самовоспроизведению. Самовоспроизведение, размножение, репродукция – это способность организмов производить себе подобных. Процесс репродукции осуществляется на всех уровнях организации живой материи.
Такое свойство живых систем, как наследственность, состоит в способности живых организмов к передаче своих свойств, особенностей развития, признаков из поколения в поколение. Свойство наследственности обусловливается стабильностью, которая основана на постоянстве строения ДНК.
Противоположным наследственности, но тесно с ней связанным свойством является изменчивость. Под изменчивостью понимается способность организмов приобретать новые свойства и признаки. Изменчивость является основой для естественного отбора, что приводит к возникновению новых видов живых организмов и появлению новых форм жизни.
Следующей особенностью живых систем является рост и развитие. Развитие означает необратимое направленное изменение структуры объектов или их состава. Развитие живых форм представлено онтогенезом и филогенезом, то есть индивидуальным и историческим развитием. В ходе развития проявляется специфическая структурная организация индивидуальной особи, а репродукция макромолекул, клеток и их элементарных структур вызывает увеличение биомассы. Результатом филогенеза является многообразие живого на Земле.
Готовые работы на аналогичную тему
Раздражимость – еще одно свойство живых систем. Любой организм связан с окружающей средой, он получает из нее питательные вещества, взаимодействует с другими организмами, подвергается влиянию факторов окружающей среды и т.д. В ходе эволюции у организмов выработалось и укрепилось свойство реагировать избирательно на воздействия извне. Такое свойство называется раздражимостью. Любое изменение условий окружающей среды является раздражением для организма, реакция организма на раздражители показывает его чувствительность. Реакция многоклеточных организмов на внешний раздражитель называется рефлексом, и происходит посредством нервной системы.
Под словом дискретность понимается свойство живых систем проявляться в виде разделенных, дискретных форм.
Отдельно взятый организм либо какая-то другая биологическая система состоит из отдельных, обособленных либо ограниченных в пространстве, но при этом тесно взаимодействующих частей, которые образуют структурно-функциональное единство. Каждый вид включает отдельные особи. Каждая особь состоит из органов, которые состоят из клеток. Свойство дискретности живой системы выступает в качестве основы структурной упорядоченности и способности самообновления. Дискретность вида обусловливает возможность его эволюции посредством устранения от размножения либо гибели неприспособленных особей и сохранение организмов с признаками, полезными для выживания.
Ритмичность живых систем означает периодические изменения интенсивности физиологических функций.
Период колебаний может быть разным, от секунд до столетий. Например, известны суточные ритмы бодрствования и сна; сезонные ритмы активности у ряда животных и т.д. Ритмичность обеспечивает согласование функций организма со средой его обитания. Другими словами, ритмичность – приспособление организма к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды.
Живые системы являются относительно энергозависимыми. Все живые организмы представляют собой открытые системы, которые устойчивы только при условии непрерывного доступа энергии и материи из окружающей среды. В отличие от неживых объектов, живые организмы от окружающей среды ограничены оболочками – у многоклеточных организмов это покровная ткань, а у одноклеточных - клеточная мембрана. Оболочки сводят к минимуму потерю веществ и обеспечивают поддержание пространственного единства живой системы.
Под гомеостазом понимается совокупность приспособительных реакций организма, которые направлены на сохранение динамического состояния его внутренне среды – кровяного давления, температуры и т.д.
Принцип отрицательной обратной связи является основой гомеостаза. Саморегуляция позволяет живым системам сохранят стационарное состояние в непрерывно меняющейся окружающей среде, и обеспечивает их выживание.
В структуры живых организмов входят уникальные по своим свойствам химические соединения — биополимеры, не имеющие аналогий в неживой природе. Речь идет о белках-ферментах, благодаря которым биохимические реакции протекают в требуемом направлении, с достаточными скоростями, при обычных условиях температуры и давления. Ферменты обладают специфичностью действия и катализируют превращения веществ… Читать ещё >
Уровни организации живых систем. Основные свойства живых систем ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )
Содержание
- 1. ВВЕДЕНИЕ
- 2. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ
- 2. 1. Молекулярный уровень
- 2. 2. Субклеточный уровень
- 2. 3. Клеточный уровень
- 2. 4. Тканевый уровень
- 2. 5. Организменный уровень
- 2. 6. Популяционно-видовой уровень
- 2. 7. Биоценотический и биосферный уровни
Благодаря тому, что организмы — открытые системы, они находятся в «единстве со средой, а физические, химические и биологические свойства окружающей среды обусловливают осуществление всех процессов жизнедеятельности. Каждый вид организмов приспособлен к обитанию лишь в определенных условиях. Это те условия, в которых происходило развитие данного вида, к которым он приспособился. Одни виды обитают только в воде, другие — на суше, одни — лишь в полярных широтах, другие — в экваториальном поясе, различные организмы приспособлены к обитанию в степях, пустынях, лесах, глубинах океанов или на вершинах гор. Немало таких, для которых средой обитания служат другие организмы (их кишечник, мышцы, кровь) и т. д.
Не только организмы зависят от среды, но и сама окружающая среда изменяется в результате жизнедеятельности организмов. Первобытный облик нашей планеты значительно изменился под воздействием организмов: она приобрела атмосферу со свободным кислородом и почвенный покров.
Раздражимость. Эта неотъемлемая черта, свойственная всему живому, является выражением одного из общих свойств всех тел природы — свойства отражения. Она связана с передачей информации из внешней среды любой биологической системе (организм, орган, клетка) и проявляется реакциями этих систем на внешнее воздействие. Благодаря этому свойству достигается уравновешивание организмов с внешней средой: организмы избирательно реагируют на условия окружающей среды, способны извлекать из нее все необходимое для своего существования, а следовательно, с ним связан столь характерный для живых организмов обмен веществ, энергии и информации. Свойство раздражимости связано с химическим строением самого субстрата жизни.
Саморегуляция. Получение необходимой информации обеспечивает в биологических системах саморегуляцию. Саморегуляция осуществляется в организмах по принципу обратной связи. Продукты жизнедеятельности могут оказывать сильное и строго специфическое тормозящее воздействие на те ферменты, которые составляют начальное звено в длинной цепи реакций. По-принципу обратной связи регулируются процессы обмена веществ, репродукции, считывания наследственной информации, а следовательно, проявление наследственных свойств в индивидуальном развитии и т. д.
Саморегуляцией в организмах поддерживается постоянство структурной организации — гомеостаз (греч. homos — равный, неизменный, stasis — состояние). Организмам свойственно постоянство химического состава, физико-химических особенностей. Для всех живых существ характерно наличие механизмов, поддерживающих постоянство внутренней среды.
Структурная организация в широком смысле, т. е. определенная упорядоченность, обнаруживается не только при исследовании жизнедеятельности отдельных организмов. Организмы различных видов, связанные друг с другом средой обитания, составляют биоценозы (исторически сложившиеся сообщества). В биоценозах в результате обмена веществ, энергии и информации между организмами и окружающей их неживой природой также поддерживается определенный биоценотический гомеостаз: постоянство видового состава и числа особей каждого вида.
Биологическим системам на различных уровнях организации свойственна адаптация. Под адаптацией (лат. adapto — приспособляю) понимается приспособление живого к непрерывно меняющимся условиям среды. В основе адаптации лежат явления раздражимости и характерные для нее адекватные ответные реакции. Адаптации выработались в процессе эволюции как следствие выживания наиболее приспособленных. Без адаптации невозможно поддержание нормального существования.
Репродукция. В связи с тем, что жизнь существует в виде отдельных (дискретных) биологических систем (клетки, организмы и др.) и существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени, поддержание жизни на любом уровне связано с репродукцией. Любой вид состоит из особей, каждая из которых рано или поздно перестанет существовать, но благодаря репродукции (размножению) жизнь вида не прекращается. Размножение всех видов, населяющих Землю, поддерживает существование биосферы. Самовоспроизведение на молекулярном уровне обусловливает особенности обмена веществ живых организмов по сравнению с неживыми телами.
Репродукция на молекулярном уровне осуществляется на основе матричного синтеза. Принцип матричного синтеза заключается в том, что новые молекулы синтезируются в соответствии с программой, заложенной в структуре ранее существовавших молекул. Матричный синтез лежит в основе образования молекул белков и нуклеиновых кислот.
В результате самообновления воссоздаются структуры, в точности соответствующие разрушаемым. Это происходит благодаря наличию в живых объектах информации (определенного знания), которая создавалась в процессе эволюции вида и содержится в наследственном веществе — ДНК. Использование биологической информации составляет еще одно свойство живых форм. Воплощение информации в структуру живого объекта происходит в процессе характерного для живых форм индивидуального развития, в ходе которого наблюдается и такое свойство, как способность к росту.
В структуры живых организмов входят уникальные по своим свойствам химические соединения — биополимеры, не имеющие аналогий в неживой природе. Речь идет о белках-ферментах, благодаря которым биохимические реакции протекают в требуемом направлении, с достаточными скоростями, при обычных условиях температуры и давления. Ферменты обладают специфичностью действия и катализируют превращения веществ определенного химического строения или даже отдельного вещества. Специфичность ферментов, равно как и белков, не выполняющих каталитических функций, зависит от постоянства их первичной структуры — определенной последовательности аминокислотные остатков в молекуле полимера. Белки клеток постоянно обновляются, вместо разрушающихся молекул синтезируются новые. Отдельные белковые молекулы воспроизводятся таким образом всякий раз заново, но сохраняют постоянство своей структуры. Источником информации служат нуклеиновые кислоты. Такое отношение между белками и нуклеиновыми кислотами соответствует двум формам существования биологической информации, отражением которых на уровне организма служит наличие у него генотипа и фенотипа.
Обмен веществ в зависимости от состояния внешней среды способен к изменениям приспособительного характера. Адекватная реакция организма как целого на состояние окружающей, а также внутренней среды зависит от механизмов регистрации соответствующих изменений, анализа поступающих данных, выработки решений о содержании и интенсивности ответа. Это свойство роднит живые объекты с кибернетическими устройствами, которые подчиняются законам передачи и переработки информации. Термин информация употребляется здесь в широком смысле. Биологическая информация, о которой речь шла выше, количественно и качественно эквивалентна наследственной информации, в которой сконцентрирован многовековой опыт эволюционного развития. Информация в кибернетическом смысле включает и личный опыт конкретного организма. В биологии способность живого объекта воспринимать действие внешних факторов обозначается термином раздражимость, а осуществлять ответную реакцию — возбудимость. Еще одним важным свойством живых форм является способность к размножению, т. е. к воспроизведению себе подобных по типу обмена веществ и принципиальным чертам структурно-функциональной организации.
Наследственность. Наследственность обеспечивает материальную преемственность (поток информации) между поколениями организмов. Она. тесно связана с репродукцией (авторепродукцией) жизни на молекулярном, субклеточном и клеточном уровнях. Хранение и передача наследственной информации осуществляются нуклеиновыми кислотами. Благодаря наследственности из поколения в поколение передаются признаки, обеспечивающие приспособление организмов к среде обитания. Законы наследственности изучает генетика.
Индивидуальное развитие. Организмы, появляющиеся в результате репродукции, наследуют не готовые признаки, а определенную генетическую информацию, возможность развития тех или иных признаков. Эта наследственная информация реализуется во время индивидуального развития. Индивидуальное развитие выражается, как правило, в увеличении массы (рост), что в свою очередь базируется на репродукции молекул, клеток и других биологических структур, а также в дифференцировке, т. е. появлении различий в структуре, усложнении функций и т. д.
Филогенетическое развитие. Филогенетическое развитие, основные закономерности которого установлены Ч. Дарвином, базируется на прогрессивном размножении, наследственной изменчивости, борьбе за существование и отборе. Действие этих факторов привело к огромному разнообразию форм жизни, приспособленных к среде обитания. Прогрессивная эволюция прошла ряд ступеней: доклеточных форм, одноклеточных организмов, все усложняющихся многоклеточных. Наконец, появился человек — существо, в котором, природа приходит к осознанию самой себя. Однако вместе с человеком появилась новая форма существования живых организмов — социальная, высшая по сравнению с биологической и не сводимая к ней. В силу этого, человек в отличие от всех других существ, представляет собой биосоциальный организм.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Значение биологии исключительно велико, так как познание органического мира, начиная от молекулярного уровня до биогеоценотического, играет определяющую роль в формировании мировоззрения, способствует познанию законов природы, позволяет прогнозировать пути развития жизни на нашей планете и определить роль человека в ее сохранении. Только при комплексном изучении явлений жизни на всех уровнях можно получать целостное представление о свойствах живых организмов.
Для понимания закономерностей жизнедеятельности организмов и их взаимоотношений с окружающей средой, необходимо знание не только частных вопросов, которые исследуют отдельные биологические науки, но и общих проблем, касающихся сущности развития и проявления жизни на разных уровнях ее организации. Значение общей биологии как науки о жизни определяется тем, что она служит теоретическим фундаментом для других наук, так как основные закономерности проявления жизни на разных уровнях ее организации приложимы ко всем организмам, в том числе и к человеку, который представляет собой часть биосферы и является продуктом ее эволюции. Только на этой основе возможно решение глобальных проблем, стоящих перед человечеством, — рационального использования и возобновления биологических ресурсов, охраны природы и сохранения биосферы Земли для жизни будущих поколений людей.
ЛИТЕРАТУРА
Бигон М. и др. Экология. Особи, популяции и сообщества. М.: Мир, 2001.
Биология. Современный курс. Под ред. проф. А. Ф. Никитина . С-Пб., «Спец
Горбачев В. В. Концепции современного естествознания. — М.: Оникс, 2003.
Горелов А. А. Концепции современного естествознания. — М.: Центр, 1998.
Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. М.: Мир, 2005
Солопов Е. Ф. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. — М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 1998.
Фигуровский Е.Н., Шпиченецкий Б. Я. Концепции современного естествознания: учебное пособие. — Москва, 2005
Яблоков А. В. Популяционная биология. М.: Высшая школа, 1987.
Горбачев В. В. Концепции современного естествознания. — М.: Оникс, 2003.
Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. М.: Мир, 2005
Солопов Е. Ф. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. — М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 1998.
Фигуровский Е.Н., Шпиченецкий Б. Я. Концепции современного естествознания: учебное пособие. — Москва, 2005
Живая система – это единство, состоящее из самовоспроизводящихся, самоорганизующихся элементов, способное к обмену веществ с окружающей средой.
В сравнении с системами неживой природы обладает другим соотношением входящих в состав химических элементов. Для неживых систем свойственно высокое содержание алюминия, кремния, магния, железа. Живые на 98% состоят из кислорода, водорода, углерода, азота.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
- Обмен энергии и веществ.
- Способность к самовоспроизведению.
- Способность к развитию, росту.
- Способность к приспособлению, приобретению новых свойств, признаков.
От неживых объектов живые организмы отличаются сложностью, структурно-функциональной упорядоченностью.
Способность к адаптации лежит в основе разнообразия живой природы. Наследственная изменчивость делает возможным отбор наиболее приспособленных особей, возникновение новых видов в процессе эволюции. Неживые системы такой способности лишены.
Основные критерии и признаки, что характерно
Живые системы обладают следующими характерными признаками:
- дискретностью, целостностью;
- способностью к обмену веществ;
- энергозависимостью;
- клеточным строением;
- раздражимостью;
- наследственностью, изменчивостью.
Эти два положения стали основными критериями определения живого, послужили фундаментом нового, более современного понятия, сформулированного советским биофизиком М.В. Волькенштейном.
Живые тела – это самовоспроизводящиеся и саморегулирующиеся системы, состоящие из биополимеров: нуклеиновых кислот и белков.
Иерархическая функционально-структурная организация
Для всех жизнеспособных систем свойственно иерархическое усложнение организации. В этой иерархии выделяют 6 уровней:
- Молекулярный, состоящий из сложных молекул – белков, липидов, нуклеиновых кислот, полисахаридов. Сам по себе молекулярный комплекс не обладает признаками жизни, но выполняет все свойственные биосистеме функции.
- Клеточный, демонстрирующий все проявления живого. Клетки являются минимальной самодостаточной единицей, служат основой размножения, развития, роста.
- Организменный, составляющий все живое на Земле, состоящий из обособленных единиц – организмов.
- Популяционно-видовой, разделяющий и структурирующий популяции и виды по особенностям строения их представителей.
- Экосистемный или биоценотический, отображающий результаты взаимодействия различных видов в естественных природных условиях. Биоценозы выступают в качестве устойчивых сообществ, но не являются полностью изолированными друг от друга.
- Биосферный, сформировавшийся в результате взаимодействия экосистем.
Биосфера – это высший уровень организации живого на планете. На нем происходят круговороты энергии и веществ.
У многоклеточных организмов между клеточным и организменным уровнями принято выделять 2 дополнительных категории: органную и тканевую. Первая представлена сложными образованиями, отдельными относительно других составляющих организма, выполняющими особые функции. Вторая формируется при объединении однотипных клеток с общей функцией.
Свойства живых систем
Всем уровням иерархии присущи общие для живых систем черты:
Для живой природы, как и для неживой, характерна ритмичность, обусловленная планетарными и космическими причинами. С этим связана сезонная активность животных, смена бодрствования и сна человека, смена времен года, колебания атмосферного давления, температуры, влажности.
Примером дискретности может служить организм человека, состоящий из пространственно отграниченных органов, но являющий собой единое целое.
Периодический закон развития живых систем
В ходе эволюции уровень сложности живых систем может изменяться двумя способами:
- Путем постепенных изменений отдельных элементов.
- Посредством периодической агрегации целых систем в системы более высокого уровня.
Развитие жизни на Земле представляет собой сочетание этих двух способов, выступает циклическим процессом, подчиняющимся периодическому закону. Периодичность состоит в смене повторяющихся циклов. При этом с каждым циклом уровень структурной агрегации живых систем становится выше.
В рамках этой теории биологи выделяют 3 этапа развития живого на планете:
- Монобионтный, представляющий собой первый цикл структурной агрегации доорганизменных объектов.
- Монометабиотный, в ходе которого к монобионтам присоединились метабионты.
- Ценометабионтный, характеризующийся присутствием 3 структурно отличающихся групп организмов (монобионты, метабионты, ценометабионты).
Третий этап (моно-мета-ценометабионтная эра) еще не завершен. Он продолжается и в наши дни.
Читайте также: