§ 3. Свойства живого

Определения и обозначения

Клеточное строение — организация живого организма из одной или многих клеток, являющихся его основными структурными и функциональными единицами. Именно в клетках происходят процессы, необходимые для жизни: например, преобразуются вещества и энергия. Понимание клеточного строения помогает увидеть, что организм — не просто набор частей, а система взаимодействующих элементов.

Обмен веществ — совокупность процессов поступления веществ и энергии в организм, их преобразования и удаления продуктов обмена. В ходе этих процессов организм получает строительные материалы и энергию для своей работы. Это понятие нужно, чтобы объяснить, как живое поддерживает себя и взаимодействует с окружающей средой.

Саморегуляция — способность организма поддерживать относительное постоянство внутренней среды благодаря согласованной работе его частей и обратным связям. Обратная связь означает, что результат процесса влияет на его дальнейшее течение. Саморегуляция нужна, чтобы внутренние процессы не выходили за пределы, при которых организм может нормально работать.

Размножение — воспроизведение организмом себе подобных. Оно не обязательно увеличивает число особей в течение жизни одного организма, но позволяет виду существовать во времени. Благодаря размножению признаки организмов передаются следующим поколениям.

Как это устроено

Клеточное строение, обмен веществ и согласованная работа частей помогают отличать живую систему от неживого объекта, потому что они образуют единое целое. Клетки выполняют процессы, без которых организм не может существовать, а их работа зависит от поступления и преобразования веществ и энергии. Части организма связаны между собой: изменение в одной из них может повлиять на другие. Поэтому отдельный признак, например движение, не даёт надёжного ответа; оценивают комплекс свойств и их взаимодействие.

Обмен веществ обеспечивает организм материалами для построения и обновления клеток, а преобразование энергии позволяет выполнять работу. Поступившие вещества могут включаться в состав тела или участвовать в реакциях, а ненужные продукты должны удаляться, иначе они будут мешать нормальной работе. Когда образование новых веществ и клеток идёт быстрее их разрушения, организм может расти. Изменения в строении и функциях на протяжении жизни составляют развитие, а энергия обмена необходима и для этих изменений.

Раздражимость — способность воспринимать изменения среды и отвечать на них; например, растение может изменять направление роста в ответ на свет. Ответ организма не всегда выражается в заметном перемещении: он может состоять в изменении работы клеток или органов. Саморегуляция помогает удерживать внутренние условия в допустимых пределах, даже когда внешняя среда меняется. При обратной связи отклонение вызывает ответ, который ослабляет или устраняет это отклонение, например усиливает теплоотдачу при перегревании.

Размножение обеспечивает появление потомства, а наследственность передаёт ему особенности родителей. Без передачи признаков организмы каждого поколения были бы не связаны с предыдущим, и свойства вида не сохранялись бы. Однако потомки не являются точными копиями: изменчивость создаёт различия между ними. Сочетание наследственности и изменчивости поддерживает непрерывность жизни и одновременно создаёт разнообразие, на котором может действовать естественный отбор.

Рост, развитие, движение и приспособленность проявляются по-разному на клеточном, организменном и более высоких уровнях организации. Движением может быть не только перемещение тела, но и перемещение клеток или отдельных частей организма; рост связан с процессами в клетках. Развитие меняет строение и функции, а приспособленность отражает соответствие особенностей организма условиям среды. Эти проявления зависят от взаимодействия свойств: например, рост требует обмена веществ, а его ход регулируется организмом.

Основные свойства живого

Сравнивайте свойства не по отдельности, а как части единой системы: один признак может встречаться и у неживых объектов, но их сочетание характеризует живое. В столбце «В чём проявляется» указано, что можно наблюдать или объяснить, а биологическое значение показывает, какую роль свойство выполняет. Примеры помогают связать определение с реальными организмами.

Разбор задач

Задача 1. У прорастающего семени наблюдают поглощение воды, увеличение массы, образование корня и побега. Нужно определить, какие свойства живого проявляются в этих изменениях. Наблюдения следует связать с процессами внутри организма, а не считать каждый признак отдельным доказательством жизни.

1. Поглощение воды показывает, что семя взаимодействует со средой и получает вещества, необходимые для дальнейших процессов.
2. Увеличение массы и последующее образование тканей связаны с обменом веществ: вещества преобразуются и используются для построения организма.
3. Увеличение размеров проростка указывает на рост, а появление корня и побега — на развитие, то есть изменения строения и функций.
4. Корень и побег формируются из клеток семени, поэтому наблюдаемое прорастание связано с клеточным строением организма.

Ответ: у прорастающего семени проявляются обмен веществ, клеточное строение, рост и развитие. Поглощение воды — условие процессов обмена, а не самостоятельное доказательство жизни.

Задача 2. После физической нагрузки человек потеет, а его температура и состав внутренней среды постепенно возвращаются к обычным значениям. Нужно объяснить это явление через саморегуляцию. Для ответа важно показать, что организм не просто реагирует на нагрузку, а корректирует внутренние процессы.

1. Нагрузка усиливает работу мышц и образование тепла, поэтому температура тела может повыситься.
2. Организм воспринимает отклонение от привычного состояния и запускает ответные реакции, в том числе потоотделение.
3. Испарение пота способствует охлаждению; другие процессы помогают восстановить водный и химический баланс.
4. Когда отклонение уменьшается, ослабевает и вызывающий его ответ. Такая обратная связь помогает поддержать относительное постоянство внутренней среды.

Ответ: восстановление температуры и состава внутренней среды обеспечивается саморегуляцией и обратными связями. Постоянство здесь относительное: показатели могут меняться, но организм возвращает их к допустимому уровню.

Задача 3. Сравните вирус и клеточный организм и объясните, почему вопрос о принадлежности вирусов к живому остаётся спорным. Для решения нужно проверить не один, а несколько критериев: клеточное строение, обмен веществ, размножение и наследственность. Затем следует сопоставить, какие из них вирус проявляет самостоятельно, а какие зависят от клетки хозяина.

1. У клеточного организма есть клетка или клетки, в которых протекают жизненные процессы; вирус клеточного строения не имеет.
2. Клеточный организм самостоятельно осуществляет обмен веществ, тогда как вирус вне клетки хозяина не ведёт самостоятельного обмена.
3. Вирусы содержат наследственный материал и могут воспроизводиться внутри клетки, используя её системы; это отличает их от обычных неживых частиц.
4. Поскольку часть свойств живого у вирусов есть, а важные процессы зависят от клетки, их положение рассматривают как пограничное.

Ответ: вирусы сочетают наследственность и способность к воспроизведению в клетке хозяина с отсутствием клеточного строения и самостоятельного обмена веществ. Поэтому однозначно отнести их к живым организмам сложно.

Типичные ошибки

Считать отдельное движение или рост достаточным признаком живого. Ошибка возникает потому, что эти проявления легко заметить, но движение бывает и у неживых объектов, а рост может происходить за счёт внешнего накопления вещества. Проверьте себя: можно ли объяснить наблюдение обменом веществ, клеточным строением и согласованной работой частей?

Сводить обмен веществ только к питанию. Так происходит, если учитывать лишь поступление пищи и забывать о химических превращениях, получении энергии и выведении продуктов обмена. Для проверки перечислите все этапы: поступление, преобразование, использование и удаление. Если какой-то этап пропущен, определение неполное.

Путать размножение с обязательным увеличением числа особей за жизнь одного организма. Размножение означает появление потомства, но отдельный организм может не размножиться или погибнуть до этого. Проверяйте, о чём идёт речь: о продолжении существования вида в поколениях или о численности особей в конкретный момент.

Считать наследственность полной неизменностью признаков. Это упрощение возникает из-за сходства детей и родителей, но сходство не означает полного совпадения. Наследственность обеспечивает передачу признаков, а изменчивость приводит к различиям. Чтобы проверить рассуждение, учитывайте оба свойства одновременно.

Связь с другими темами

Для понимания свойств живого понадобятся знания об уровнях организации жизни, строении клетки, органических веществах и роли энергии в клетке. Эти понятия объясняют, где происходят процессы обмена и из чего строятся организмы. Дальше тема поможет изучать клетку, генетику, эволюцию, экологию и критерии вида. С химией её связывают реакции обмена веществ, а с физикой — превращения энергии и поддержание равновесия.

Что запомнить

• Живое отличается не одним признаком, а совокупностью взаимосвязанных свойств.
• Клетка является основной структурной и функциональной единицей большинства живых организмов.
• Обмен веществ обеспечивает организм веществами и энергией.
• Саморегуляция поддерживает относительное постоянство внутренней среды.
• Размножение обеспечивает продолжение существования видов.
• Наследственность сохраняет признаки, а изменчивость создаёт их различия.
• Рост, развитие, раздражимость и движение отражают активность живых систем.