§3. Сущность жизни и свойства живого

Определения и обозначения

Жизнь — особая форма существования материи, которой свойственна согласованная работа многих процессов. Её нельзя свести к одному признаку: живой организм одновременно получает вещества, использует энергию, развивается и взаимодействует со средой. Такое понимание помогает отличать живые системы от объектов, у которых проявляется лишь отдельное внешнее сходство с живым.

Обмен веществ и энергии — поступление веществ и энергии в организм, их преобразование и выделение продуктов обмена. В клетках одни вещества становятся частью организма, а другие расщепляются с высвобождением энергии. Благодаря этому свойству организм растёт, поддерживает работу органов и сохраняет жизнеспособность.

Раздражимость — способность живого реагировать на воздействия внешней и внутренней среды. Например, растение изменяет направление роста к свету, а человек отдёргивает руку от горячего предмета. Реакции позволяют организму своевременно приспосабливаться к изменениям условий.

Саморегуляция — поддержание относительного постоянства внутренней среды и согласованности процессов организма. Она не отменяет изменений, а помогает удерживать важные показатели в допустимых пределах. Благодаря саморегуляции клетки и органы действуют не разрозненно, а как единая система.

Как это устроено

Жизнь характеризуется не одним признаком, а их взаимосвязанной системой. Рост может происходить у кристалла, движение — у неживого тела, а обмен веществ в некотором смысле наблюдается и при химических реакциях вне организма. Поэтому вывод о живом делают по совокупности свойств, которые поддерживают друг друга и обеспечивают существование системы.

Живые системы являются открытыми: они постоянно обмениваются с окружающей средой веществами и энергией. Организм получает воду, кислород, пищевые вещества или энергию света, преобразует их в клетках и возвращает во внешнюю среду углекислый газ, тепло и другие продукты обмена. Без такого обмена прекращается получение энергии и обновление веществ, необходимых для работы клеток.

Клеточное строение связано с жизнедеятельностью потому, что клетка является структурной и функциональной единицей организма. В ней идут реакции обмена, хранится и используется наследственная информация, поддерживается внутренняя среда. Рост означает увеличение размеров или массы, а развитие — закономерные качественные изменения организма, например его созревание и специализацию клеток.

Наследственность обеспечивает передачу признаков от родителей потомкам через наследственную информацию. Изменчивость создаёт различия между особями одного вида: они могут отличаться размером, окраской, устойчивостью к условиям среды. Вместе эти свойства позволяют сохранять особенности вида и одновременно приспосабливаться к меняющимся условиям.

Размножение увеличивает число организмов и обеспечивает существование вида после гибели отдельных особей. Раздражимость помогает воспринимать изменения среды и отвечать на них подходящими реакциями. Саморегуляция согласует работу клеток и органов, поэтому организм может реагировать на воздействия, не теряя внутреннего равновесия.

Основные свойства живого

Таблицу удобно читать по строкам: сначала назвать свойство, затем найти его конкретное проявление. Последний столбец показывает, какую задачу это свойство решает для организма. Для доказательства принадлежности объекта к живому нужно учитывать несколько строк одновременно, а не искать единственный признак.

Разбор задач

1. Почему увеличение кристалла не доказывает, что он живой?

Условие: кристалл увеличивается в размерах, и внешне это напоминает рост организма. Нужно определить, достаточно ли такого сходства для вывода о наличии жизни. Сравним механизм увеличения и другие свойства объектов.

1. Кристалл растёт за счёт присоединения частиц вещества к своей поверхности.
2. Такое увеличение не связано с работой клеток, обменом веществ, наследственностью или саморегуляцией.
3. Поскольку у живого важна совокупность свойств, одного роста недостаточно для классификации объекта.

Ответ: увеличение кристалла не доказывает, что он живой. У него отсутствует комплекс свойств, характерный для живых систем, хотя отдельное внешнее сходство с ростом организма есть.

2. Какие свойства проявляются у растения?

Условие: растение поглощает воду и минеральные вещества, использует энергию света и выделяет кислород. Нужно связать каждое наблюдение с соответствующим свойством живого. Нельзя называть один процесс полным определением жизни.

1. Поглощение воды и минеральных веществ показывает поступление веществ из внешней среды.
2. Использование энергии света и образование новых веществ отражают преобразование энергии и обмен веществ.
3. Выделение кислорода показывает отдачу продуктов обмена во внешнюю среду.

Ответ: прежде всего проявляется обмен веществ и энергии, а также открытость живой системы. По одному этому примеру нельзя перечислить все свойства растения, но наблюдаемые процессы подтверждают его жизнедеятельность.

3. Как связаны наследственность и изменчивость?

Условие: два организма одного вида имеют сходные признаки, но отличаются отдельными особенностями. Нужно объяснить роль наследственности и изменчивости в этой ситуации. Сначала разделим передачу признаков и появление различий, а затем установим их общее значение.

1. Сходство организмов связано с наследственностью: признаки передаются от родителей потомкам.
2. Различия между особями отражают изменчивость, то есть появление новых особенностей или различную выраженность признаков.
3. Наследственность сохраняет общие признаки вида, а изменчивость создаёт материал для приспособления и разнообразия.

Ответ: сходство объясняется наследственностью, а различия — изменчивостью. Их совместное действие помогает виду сохранять основные особенности и существовать в меняющихся условиях.

Типичные ошибки

Любой один признак доказывает жизнь. Рост или движение могут происходить и у неживых объектов, поэтому такую ошибку допускают из-за внешнего сходства. Проверьте себя: назовите ещё обмен веществ, клеточное строение, размножение и саморегуляцию.

Обмен веществ — это только питание. Питание описывает главным образом поступление веществ, а обмен включает их преобразование, использование энергии и выведение продуктов. Проверьте себя, задав три вопроса: что поступило, во что преобразовалось и что выделилось.

Наследственность и изменчивость — одно и то же. Их смешивают, потому что оба свойства связаны с признаками организма, но наследственность передаёт признаки, а изменчивость создаёт различия. Проверьте себя: найдите отдельно источник сходства и источник отличий.

Саморегуляция означает полную неизменность. Организм постоянно растёт, развивается и реагирует на среду, поэтому абсолютная неизменность невозможна. Проверьте себя: вспомните, что саморегуляция поддерживает лишь относительное равновесие внутренних условий.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что клетка является структурной и функциональной единицей живого, а организмы состоят из одной или многих клеток. Эти представления понадобятся при изучении клеточного обмена веществ, гомеостаза, размножения и передачи наследственной информации. Свойства живого также помогают сравнивать уровни организации жизни и отличать живые системы от неживых объектов.

Что запомнить

• Жизнь характеризуется не одним признаком, а совокупностью взаимосвязанных свойств.
• Живые организмы обмениваются веществами и энергией с окружающей средой.
• Клеточное строение характерно для живых организмов.
• Рост и развитие сопровождают изменения организма на протяжении жизни.
• Размножение обеспечивает воспроизведение организмов.
• Наследственность передаёт признаки, а изменчивость создаёт различия.
• Раздражимость и саморегуляция помогают организму отвечать на воздействия и поддерживать внутреннее равновесие.