10. Биология как наука и методы научного познания Читать 0 мин.
Биологическая система — целостная система компонентов, выполняющих определенную функцию в живых системах. К биологическим системам относятся сложные системы разного уровня организации: биологические макромолекулы, субклеточные органеллы, клетки, органы, организмы, популяции.
Признаки биологических систем (критерии, отличающие биологические системы от объектов неживой природы):
1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В неживой природе самыми распространенными элементами являются кремний, железо, магний, алюминий, кислород. В живых же организмах 98% элементарного (атомного) состава приходится на долю всего четырех элементов: углерода, кислорода, азота и водорода. Эти элементы называются органогенами.
2. Обмен веществ. К обмену веществ с окружающей средой способны все живые организмы. Они поглощают из среды элементы питания и выделяют продукты жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте они просто переносятся с одного места на другое или меняют свое агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед и др. У живых же организмов обмен веществ имеет качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада (ассимиляция и диссимиляция — см. дальше), в результате которых сложные вещества распадаются на более простые и выделяется энергия, необходимая для реакций синтеза новых сложных веществ.
Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма и как следствие — постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
3. Самовоспроизведение (репродукция, размножение) — свойство организмов воспроизводить себе подобных. Процесс самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях жизни. Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени, поэтому поддержание жизни связано с самовоспроизведением. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, обусловленное информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте — ДНК, которая находится в родительских клетках.
4. Наследственность — способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Наследственность обеспечивается стабильностью ДНК и воспроизведением ее химического строения с высокой точностью. Материальными структурами наследственности, передаваемыми от родителей потомкам, являются хромосомы и гены.
5. Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения материальных структур наследственности. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней. Изменчивость поставляет разнообразный материал для отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
6. 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, изменяется его состав или структура. Развитие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом) и историческим развитием (филогенезом). Филогенез всего органического мира называют эволюцией.
На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие часто сопровождается ростом — увеличением линейных размеров и массы всей особи и ее отдельных органов за счет увеличения размеров и количества клеток.
Историческое развитие сопровождается образование новых видов и прогрессивным усложнением жизни. В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов на Земле.
7. Раздражимость — это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Всякое изменение окружающих организм условий представляет собой по отношению к нему раздражение, а его ответная реакция является проявлением раздражимости. Отвечая на воздействия факторов среды, организмы взаимодействуют с ней и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить.
Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называются рефлексами. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы) или роста (тропизмы).
8. Дискретность (от лат. discretus — разделенный). Любая биологическая система состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Так, любая особь состоит из отдельных клеток с их особыми свойствами, а в клетках также дискретно представлены органоиды и другие внутриклеточные образования.
Дискретность строения организма — основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления системы путем замены износившихся структурных элементов без прекращения функционирования всей системы в целом.
9. Саморегуляция (авторегуляция) — способность живых организмов поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов (гомеостаз). Саморегуляция осуществляется благодаря деятельности нервной, эндокринной и некоторых других регуляторных систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.
10. Ритмичность — свойство, присущее как живой, так и неживой природе. Оно обусловлено различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, фазами Луны и т.д.
Ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов через определенные равные промежутки времени. 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 периодически меняющимися условиями жизни.
11. Энергозависимость. Биологические системы являются «открытыми» для поступления энергии. Под «открытыми» понимают динамические, т.е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним веществ и энергии извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают из окружающей среды энергия и вещества в виде пищи. В большинстве случаев организмы используют энергию Солнца: одни непосредственно — это фотоавтотрофы (зеленые растения и цианобактерии), другие опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, — это гетеротрофы (животные, грибы и бактерии).
Необходимо отметить, что выделение тех или иных признаков живого в определенной мере условно. Этот список, в принципе, можно дополнить еще несколькими десятками признаков.
Источник
Объекты живой природы
Природой называется все то, что окружает нас и не создано при участии человека. Так, окружающие нас леса, горы, моря, звезды — это природа. А дома, книги, машины, космические корабли к природе не относятся.
В природе выделяют живые и неживые объекты. К живым принято относить все, что способно самостоятельно жить, развиваться, расти, питаться, размножаться. Это растения, животные, и, конечно, сам человек.
Признаки объектов живой природы
К главным признакам объектов живой природы относят способности организма совершать следующий жизненный цикл:
- Рождение, рост и развитие. Так, из семечка вырастает целое дерево, младенец становится взрослым человеком.
- Размножение. Объекты живой природы способны производить себе подобных.
- Питание. Все живые существа нуждаются в пище: растения просят воды, животные питаются травой, растениями или другими животными.
- Дыхание. Все живые организмы имеют органы дыхания: у человека и многих животных — это легкие, у рыб — жабры, у растений — клетки, поглощающие углекислый газ.
- Движение. В отличие от большинства объектов неживой природы, живые организмы движутся: животные и человек передвигаются на ногах, лапах, растения поворачиваются вслед за солнцем, распускают цветы.
- Умирание — это конечный цикл жизни организма. После того, как объект живой природы перестает поглощать пищу, дышать и двигаться, он умирает и переходит в разряд объектов неживой природы. Так, дерево — это объект живой природы, а вот срубленный ствол уже относится к неживой природе.
Все эти способности присущи только живым организмам. То есть, те объекты, которые растут, размножаются, питаются, дышат и относят к объектам живой природы.
В отличие от объектов живой природы, неживые неспособны к таким действиям. Например, луч Солнца, Луна, комета, песок, камень, скала, вода, снег — это объекты неживой природы. Несмотря на то, что многие из них способны двигаться (например, вода в реке), другие — растут (например, горы), эти объекты не размножаются, не питаются, у них нет органов дыхания.
Зато растения, которые, не движутся, способны к питанию и дыханию, а потому относятся к живой природе.
Объекты живой природы: примеры
В биологии выделяют следующие виды объектов живой природы:
Микроорганизмы — это древнейшие формы жизни на нашей планете. Первые микроорганизмы появились миллиарды лет тому назад. Микроорганизмы живут там. Где есть вода. Главная особенность их — невероятная жизнестойкость, так как микроорганизмы выживают практически при любых условиях. К объектам живой природы их относят потому, что они потребляют пищу (воду и питательные вещества) могут размножаться и расти. А с течением времени умирают.
К микроорганизмам относятся различные виды бактерий, вирусы, грибы.
Растения. Мир флоры на земле необычайно велик и многогранен. Начиная от одноклеточных водорослей вроде инфузории-туфельки или амебы и заканчивая гигантскими кедрами или баобабами, все растения относятся к объектам живой природы. Во-первых, они способны расти и размножаться. Во-вторых, все растения нуждаются в питании, часть которых получают из воды, часть — из почвы. В-третьих, растения двигаются: разворачивают и сворачивают листочки, сбрасывают листья и цветы, распускают бутоны, поворачиваются вслед за солнцем. В-четвертых, растения дышат, поглощая углекислый газ и выделяя кислород.
Однако стоит помнить, что после умирания растения переходят в класс объектов неживой природы.
Животные — еще одна разновидность объектов живой природы, наиболее многочисленная, так как сюда относятся самые разнообразные виды: млекопитающие, птицы, рыбы, земноводные, насекомые. Представители фауны также способны к размножению, они дышат и питаются, двигаются и растут, приспосабливаясь у условиям окружающей среды.
Человек — высшая ступень развития живого организма. Именно человеку присущи все способности объекта живой природы: человек рождается, растет, производит себе подобных, питается, дышит и, в конце концов, умирает.
Взаимодействие живой и неживой природы
Все объекты живой и неживой природы находятся в тесной взаимосвязи и оказывают влияние друг на друга. Так, Солнце — это объект неживой природы. Но без его тепла и энергии невозможно существование жизни. То же можно сказать и о воде, которая послужила источником зарождения жизни на нашей планете.
Все живые организмы дышат. А потому для выживания им необходим воздух, который является объектом неживой природы.
С помощью звезд и Солнца птицы ориентируются в полете, человек с их помощью определяет циклы для выращивания растений
В свою очередь, и живая природа оказывает влияние на объекты неживой природы. Так, человек, строя города, осушает болота и разрушает горы, растения, выделяя кислород, меняют структуру воздуха, некоторые виды животных роют норы, выбирая для своего жилища объект неживой природы — почву.
При этом нужно помнить, что неживая природа является первичной, основной. Все необходимое мы черпаем именно из неживой природы, оттуда мы получаем воду, воздух, тепло и энергию, без которых невозможна жизнь.
Источник