2. Сущность жизни и свойства живого

Определения и обозначения

Жизнь — особая форма существования материи, для которой характерна совокупность свойств живого. Её трудно свести к одному признаку: движение или увеличение размеров встречается и у неживых объектов. Поэтому о живом судят по нескольким связанным особенностям. Такой подход помогает не путать отдельное сходство с полноценной живой системой.

Живые системы — организмы и их объединения, обладающие свойствами живого и определённой организацией. К ним относят как отдельный организм, так и группы организмов, например популяции. Связи между частями системы позволяют ей действовать как целому. Это понятие помогает рассматривать жизнь на разных уровнях организации.

Обмен веществ и энергии — поступление веществ и энергии в организм, их преобразование и использование, а также удаление продуктов обмена. Организм получает из среды то, что нужно клеткам, и преобразует полученное для выполнения жизненных процессов. Ненужные или вредные продукты выводятся. Без обмена клетки не могли бы поддерживать свою работу.

Раздражимость — способность живой системы воспринимать воздействия среды и отвечать на них. Таким воздействием может быть изменение температуры, освещения или химического состава среды. Ответ организма зависит от характера воздействия и особенностей системы. Раздражимость позволяет живому не оставаться безучастным к происходящему вокруг.

Как это устроено

Сущность жизни раскрывают через свойства, которые действуют не по отдельности, а в связи друг с другом. Например, движение возможно и у неживого предмета, а кристалл может увеличиваться, присоединяя вещества из раствора. Но эти явления не сопровождаются всей системой процессов, характерной для организма. Поэтому надёжнее оценивать сочетание признаков, а не искать один универсальный тест на жизнь.

Обмен веществ и энергии поддерживает существование организма, потому что клетки постоянно выполняют работу и нуждаются в материалах и энергии. Организм получает вещества из среды, преобразует их и направляет на обновление структур и другие процессы. Одновременно он удаляет продукты обмена, которые не должны накапливаться. Так живые системы связаны со средой, но сохраняют собственную организованность.

Саморегуляция — согласование процессов внутри системы, помогающее удерживать её состояние в допустимых пределах. Гомеостазом называют относительное постоянство внутренней среды организма, например температуры или состава жидкостей. Внешние условия могут меняться, поэтому организму приходится менять интенсивность отдельных процессов. Такие ответные изменения помогают клеткам работать в подходящих условиях.

Наследственность обеспечивает передачу наследственной информации и признаков от родителей потомству. Однако потомки не всегда полностью одинаковы: изменчивость создаёт различия между организмами. Часть изменений обусловлена наследственной информацией и может передаваться дальше. Благодаря сочетанию наследственности и изменчивости сохраняется преемственность поколений и возникает разнообразие живых систем.

Рост означает увеличение размеров и массы организма, а развитие — качественные изменения его строения и функций в течение жизни. У живого рост связан с жизненными процессами, а не только с внешним осаждением вещества. Размножение создаёт потомство и тем самым поддерживает существование вида, хотя не является обязательным действием каждого отдельного организма. Вместе рост, развитие и размножение связывают изменения особи с продолжением жизни поколений.

Основные свойства живых систем

В таблице собраны свойства, по которым описывают живые системы, и их значение. Используй её, чтобы сопоставить проявление свойства с тем, какую задачу оно решает для организма или вида. Отдельная строка не служит доказательством жизни сама по себе: свойства оценивают в совокупности.

Разбор задач

Условие: кристалл увеличивается за счёт осаждения вещества, и организм тоже становится больше. Нужно объяснить, почему одного увеличения размеров недостаточно, чтобы считать объект живым.

1. Сначала выделим общий признак: оба объекта увеличиваются. Значит, сам факт роста размеров не позволяет отличить организм от кристалла.

2. Затем сравним причины увеличения. Кристалл растёт за счёт присоединения вещества извне, а рост организма связан с клеточными процессами, обменом веществ и развитием.

3. Проверим, есть ли у кристалла совокупность свойств живого. Одно увеличение не показывает клеточного строения, саморегуляции, размножения и других свойств организма.

Ответ: увеличение размеров само по себе не доказывает, что объект живой; нужно учитывать совокупность свойств и механизм роста.

Условие: после повышения температуры тела организм усиливает теплоотдачу. Требуется назвать свойство живой системы и объяснить его роль.

1. Определим, что произошло: изменение внешнего или внутреннего условия вызвало ответ организма. Способность воспринимать воздействие и отвечать на него называется раздражимостью.

2. Теперь выясним, какую задачу решает ответ. Усиление теплоотдачи помогает уменьшить перегрев и удерживать температуру в допустимых пределах.

3. Свяжем ответ с устойчивостью организма. Когда процессы согласованно поддерживают относительное постоянство внутренней среды, это саморегуляция, а поддерживаемое состояние называют гомеостазом.

Ответ: проявляется раздражимость, а включение теплоотдачи участвует в саморегуляции и помогает поддерживать гомеостаз.

Условие: в популяции бактерий возникли наследуемые различия, и часть бактерий оказалась устойчивой к антибиотику. Нужно объяснить роль наследственности и изменчивости.

1. Найдём изменчивость: бактерии различаются, и некоторые из них обладают устойчивостью. Различия не означают, что отдельный организм целенаправленно изменился из-за встречи с антибиотиком.

2. Уточним роль наследственности: если устойчивость наследуемая, информация о ней может передаваться потомкам устойчивых бактерий. Это позволяет признаку сохраняться в следующих поколениях.

3. Сопоставим оба свойства. Изменчивость создаёт различия, а наследственность обеспечивает передачу части этих различий; воздействие антибиотика не создаёт устойчивость по требованию у каждой бактерии.

Ответ: устойчивость проявляет наследуемое различие; изменчивость связана с его возникновением, наследственность — с передачей потомству.

Типичные ошибки

Ошибка — считать движение или рост достаточным доказательством жизни. Так думают, потому что эти явления заметны и часто связываются с организмами. Проверь себя: спроси, есть ли у объекта клеточное строение и другие взаимосвязанные свойства, а не только один внешний признак.

Ошибка — понимать обмен веществ только как питание. Питание действительно связано с получением веществ, но обмен включает также их преобразование, использование энергии и выведение продуктов. Чтобы проверить ответ, перечисли все эти этапы и подумай, что произойдёт, если продукты обмена не удалять.

Ошибка — смешивать раздражимость и саморегуляцию. Их путают, потому что оба понятия связаны с реакцией на изменения условий. Раздражимость обозначает восприятие воздействия и ответ, а саморегуляция — поддержание устойчивого состояния; проверь, описываешь ли ты отдельную реакцию или результат согласованной работы системы.

Ошибка — считать, что наследственность исключает изменчивость. Передача признаков не означает, что все потомки будут полностью одинаковыми. Проверь себя: наследственность объясняет сохранение и передачу информации, а изменчивость — появление различий между организмами.

Связь с другими темами

Для понимания свойств живого нужно знать, что такое клетка, организм, вещество и энергия, а также иметь общее представление о строении клетки. Эти понятия помогают объяснить, из чего устроены живые системы и за счёт чего работают их клетки. Дальше свойства живого понадобятся при изучении клетки и обмена веществ. Наследственность и изменчивость связаны с генетикой и эволюцией, а рассмотрение организмов и их объединений — с уровнями организации жизни.

Что запомнить

• Жизнь характеризуется совокупностью взаимосвязанных свойств.
• Живые системы обмениваются веществом и энергией со средой.
• Саморегуляция помогает поддерживать относительное постоянство внутренней среды.
• Раздражимость позволяет живым системам отвечать на воздействия.
• Рост и развитие связаны с изменениями организма в течение жизни.
• Наследственность обеспечивает передачу признаков, а изменчивость — их разнообразие.
• Размножение обеспечивает продолжение жизни вида.