Раздел 3. Организм

Определения и обозначения

Организм — целостная живая система, способная к обмену веществ, саморегуляции, развитию и размножению. Его части действуют не по отдельности, а согласованно. Это понятие помогает объяснить, почему процессы в клетках и органах связаны с жизнью целого существа.

Обмен веществ и энергии — совокупность процессов поступления, преобразования и использования веществ и энергии организмом. В ходе обмена одни вещества становятся частью клеток, другие используются для получения энергии, а ненужные продукты удаляются. Без этого непрерывного процесса организм не может поддерживать свою работу.

Гомеостаз — поддержание относительного постоянства внутренней среды организма. Постоянство здесь не означает, что каждый показатель всегда один и тот же: он может меняться в определённых пределах. Понятие нужно, чтобы описывать, как организм сохраняет условия, необходимые клеткам, несмотря на изменения вокруг.

Размножение — способность организмов воспроизводить себе подобных. Благодаря этому появляются новые организмы, а наследственная информация передаётся потомству. Размножение обеспечивает продолжение существования не отдельной особи, а вида.

Как это устроено

Поступившие в организм вещества не просто накапливаются: они включаются в последовательность химических превращений. Часть из них расщепляется, и высвобождаемая энергия используется клетками для их работы. Другие вещества идут на построение новых клеточных структур и замену изношенных. Поэтому обмен связывает питание с получением энергии, ростом и обновлением организма.

Организм рассматривают как целостную систему, потому что его органы и системы зависят друг от друга. Например, клетки нуждаются в доставке необходимых веществ и удалении продуктов обмена, а работу этих процессов обеспечивают разные органы. Если одна часть перестаёт справляться, меняются условия для других частей. Согласованная работа позволяет организму поддерживать жизнедеятельность, а не просто существовать как набор отдельных органов.

Работу органов согласуют нервная и гуморальная регуляция. Нервная система передаёт сигналы, которые помогают быстро изменить деятельность органов, а гуморальная регуляция действует через вещества, переносимые жидкостями организма. Благодаря этим механизмам реакция одной части согласуется с потребностями других. Так организм поддерживает гомеостаз, когда меняются условия среды или уровень нагрузки.

У одноклеточного организма все функции выполняет одна клетка: она получает вещества, преобразует их, реагирует на изменения, растёт и может делиться. Это возможно, поскольку клетка непосредственно взаимодействует с окружающей средой. В многоклеточном организме клетки часто специализируются, поэтому разные задачи выполняют разные клетки и органы. Такое разделение повышает согласованность сложных процессов, но делает части организма зависимыми друг от друга.

В жизненном цикле организма рост, развитие и размножение связаны, но не означают одно и то же. Рост — увеличение размеров и массы, а развитие включает качественные изменения строения и функций. По мере развития организм проходит изменения, связанные с его жизненным циклом, и может достигнуть способности к размножению. При размножении наследственная информация передаётся потомству, благодаря чему сохраняются особенности вида.

Организм как целостная биологическая система

Сначала определите, сколько клеток образуют организм, затем сравните, где выполняются его жизненные функции. Таблица показывает не только различие в числе клеток, но и следствие этого различия — специализацию и распределение задач.

Разбор задач

Задача 1. Одноклеточная водоросль поглощает вещества из воды, растёт и делится. Назовите проявления жизнедеятельности, приведённые в условии.

1. Поглощение веществ означает, что организм получает материал из окружающей среды для обмена веществ.
2. Увеличение размеров водоросли указывает на рост, то есть увеличение размеров и массы.
3. Деление приводит к появлению новых клеток-организмов, поэтому это проявление размножения.

Ответ: в условии названы обмен веществ, рост и размножение.

Задача 2. После физической нагрузки у человека учащаются дыхание и сердцебиение, а затем постепенно возвращаются к обычному уровню. Объясните значение этих изменений.

1. При нагрузке работающие мышцы сильнее нуждаются в кислороде и энергии.
2. Учащённые дыхание и сердцебиение помогают доставлять к тканям необходимые вещества и удалять продукты обмена.
3. Когда нагрузка заканчивается, потребность постепенно снижается, поэтому показатели возвращаются к обычному уровню. Такая согласованная реакция помогает поддерживать внутреннюю среду.

Ответ: изменения обеспечивают усиленную работу организма при нагрузке, а последующее возвращение показателей помогает сохранять гомеостаз.

Задача 3. В организме нарушена работа органа, участвующего в удалении продуктов обмена. Почему это может повлиять на работу других органов?

1. Сначала определите функцию органа: он помогает удалять продукты обмена из организма.
2. Если выведение нарушено, продукты могут накапливаться и изменять состав внутренней среды.
3. Клетки других органов зависят от подходящих условий внутренней среды. Поэтому изменение этих условий способно нарушить их работу, а следом — согласованность организма в целом.

Ответ: органы взаимосвязаны через обмен веществ и внутреннюю среду, поэтому сбой в выведении продуктов обмена может затронуть работу других органов.

Типичные ошибки

Ошибка: считать обмен веществ только поступлением пищи. Так думают, потому что питание заметно и легко наблюдать. Но вещества затем преобразуются и используются, а продукты обмена выводятся. Проверьте себя: перечислите не только поступление, но и последующие этапы.

Ошибка: понимать гомеостаз как полную неизменность показателей. Слово «постоянство» может создать такое впечатление, однако показатели внутренней среды колеблются в допустимых пределах. Спросите себя, говорится ли об относительной устойчивости или о полном отсутствии изменений.

Ошибка: считать, что отдельный орган полноценно работает независимо от остальных. Внешне у органа есть своя задача, поэтому его легко представить изолированно. Но он получает вещества и сигналы и влияет на другие части организма. Чтобы проверить рассуждение, проследите, откуда орган получает необходимое и куда направляет результат своей работы.

Ошибка: приравнивать рост к развитию. Оба процесса связаны с изменениями организма, но рост означает увеличение размеров и массы, а развитие включает качественные изменения. Не смешивайте эти понятия: спросите, описывается ли количественное увеличение или изменение строения и функций.

Связь с другими темами

Для изучения организма нужны знания о клеточном строении и основных свойствах живого: клетка составляет основу одноклеточных и многоклеточных организмов. Обмен веществ и саморегуляция понадобятся при разборе физиологии человека, систем органов и механизмов поддержания здоровья. Представление об организме как целостной системе связано с уровнями организации жизни: организм существует как отдельный уровень, но взаимодействует с другими организмами и средой в экосистемах.

Что запомнить

• Организм — целостная система, обладающая свойствами живого.
• Обмен веществ и энергии обеспечивает жизнедеятельность организма.
• Части многоклеточного организма взаимосвязаны и выполняют специализированные функции.
• Регуляция согласует работу органов и систем.
• Гомеостаз — относительное постоянство внутренней среды.
• Рост и развитие — взаимосвязанные, но не тождественные процессы.
• Размножение обеспечивает продолжение существования вида.