§ 1. Биология — наука о живой природе. Признаки живых организмов

Определения и обозначения

Биология — наука о живой природе, изучающая живые организмы, их строение, жизнедеятельность и связи с окружающей средой. Она относится к естественным наукам, потому что исследует природу и её явления. Знания биологии помогают объяснять, как устроены растения, животные и другие организмы и как они взаимодействуют с условиями жизни.

Живая природа — совокупность организмов и природных систем, обладающих признаками жизни. К ней относятся, например, растения, животные, грибы и микроорганизмы, а также связанные между собой сообщества живых существ. Это понятие помогает отличать мир живого от объектов неживой природы — воды, камней и воздуха.

Организм — отдельное живое существо, способное поддерживать жизнедеятельность, расти, развиваться и размножаться. Организмом может быть и маленькая бактерия, и крупное дерево, и человек. Понятие нужно, чтобы говорить о живом существе как о целостном объекте, который выполняет необходимые для жизни процессы.

Признаки живых организмов — общие свойства, отличающие живые организмы от объектов неживой природы. К ним относят клеточное строение, обмен веществ, рост и развитие, размножение и другие свойства. Ни один признак, взятый отдельно, не всегда даёт верный ответ, поэтому объект оценивают по их совокупности.

Как это устроено

Биологию относят к естественным наукам, потому что её предмет — природа, существующая независимо от человека. Биологи наблюдают организмы, сравнивают их и выясняют, как устроены их части и какие процессы поддерживают жизнь. Изучение связей с окружающей средой объясняет, почему один организм может жить в определённых условиях, а другой — нет. Так биология помогает не просто описывать природу, но и находить причины происходящих в ней явлений.

Клетка — основная единица строения большинства живых организмов. В клетках происходят процессы, необходимые для жизни, например превращение веществ и получение энергии. Поэтому клеточное строение связывает отдельные признаки организма с его устройством. Однако не все объекты, которые относят к живому, устроены одинаково: вирусы не имеют клеток и могут размножаться только внутри клетки другого организма.

Питание даёт организму вещества, из которых он строит и обновляет своё тело. При дыхании питательные вещества используются для получения энергии, нужной для жизненных процессов; это не просто поступление кислорода. В ходе обмена веществ организм также образует ненужные продукты, а выделение помогает удалять их. Эти процессы связаны: полученные вещества используются, преобразуются и выводятся, поэтому организм может поддерживать свою жизнедеятельность.

Рост означает увеличение размеров и массы организма, а развитие — изменения, которые происходят с ним в течение жизни. Обычно эти процессы связаны: организм увеличивается, его части и функции меняются, он проходит разные этапы жизни. Причина таких изменений — работа организма и использование полученных веществ, а не простое оседание материала снаружи. Поэтому рост живого существа отличается от увеличения кристалла.

Раздражимость — способность организма отвечать на воздействия среды: например, растение может реагировать на свет, а животное — на звук. Движение помогает живым существам менять положение или перемещать отдельные части тела, но оно бывает и у неживых объектов. Размножение приводит к появлению потомства и сохраняет существование вида, хотя отдельный организм не живёт бесконечно. Эти свойства помогают организмам взаимодействовать со средой и продолжать жизнь вида.

Основные признаки живых организмов

Таблица помогает сопоставлять общий признак с тем, как он проявляется у конкретного организма. Пример в третьем столбце показывает один из возможных случаев, но у разных живых существ проявления могут отличаться. Чтобы решить, живой ли перед вами объект, проверьте не один пункт, а всю совокупность признаков.

Разбор задач

Задача 1

Нужно распределить камень, берёзу, кошку, вирус и пламя свечи на объекты живой и неживой природы и обосновать выбор. Сначала проверим, можно ли обнаружить у каждого объекта совокупность признаков жизни. Не будем считать достаточным одно лишь движение или изменение размеров.

1. Берёза и кошка — организмы: они состоят из клеток, питаются, дышат, растут и развиваются.
2. Камень не имеет клеточного строения и не выполняет жизненных процессов, поэтому относится к неживой природе.
3. Пламя движется и меняется, но не состоит из клеток и не размножается как организм. Одного движения недостаточно, чтобы считать его живым.
4. Вирус не имеет клеточного строения и размножается только внутри клетки организма-хозяина. Его относят к особым объектам на границе живого и неживого.

Ответ: к живым организмам относятся берёза и кошка, а камень и пламя свечи — объекты неживой природы. Вирус нельзя без оговорок поставить в один ряд с клеточными организмами: его считают особой формой на границе живого и неживого. Вывод основан на нескольких признаках, а не только на внешнем виде или движении.

Задача 2

Растение получает воду и свет, растёт, цветёт и образует семена. Определим, какие признаки живого проявляются в описании. Для этого свяжем каждое наблюдаемое действие с жизненным процессом, а не будем перечислять признаки наугад.

1. Получение воды показывает питание: растение получает вещества, необходимые для жизни.
2. Рост и цветение свидетельствуют о росте и развитии. Цветение — один из этапов изменений растения в течение жизни.
3. Образование семян показывает размножение, потому что из семян могут развиться новые растения.
4. Свет служит условием для жизни растения и может вызывать ответную реакцию; само наличие света ещё не доказывает раздражимость без наблюдения за реакцией.

Ответ: в описании прямо проявляются питание, рост и развитие, а также размножение. Чтобы уверенно говорить о реакции на свет, нужно наблюдать, как растение меняется под его воздействием. Дыхание и выделение в условии не описаны, поэтому приписывать эти наблюдения задаче не следует.

Задача 3

Наблюдаемый организм поглощает вещества, выделяет ненужные продукты, реагирует на свет, растёт и образует потомство. Докажем, что он живой, сопоставляя данные с признаками жизни. Каждый отдельный факт важен, но убедительнее их совокупность.

1. Поглощение веществ указывает на питание и участие в обмене веществ.
2. Удаление ненужных продуктов соответствует выделению, которое связано с обменом веществ.
3. Ответ на свет показывает раздражимость — реакцию на воздействие среды.
4. Рост и образование потомства соответствуют росту и развитию, а также размножению.
5. Соберём признаки вместе и проверим, объясняют ли они поддержание жизни организма.

Ответ: совокупность наблюдений показывает, что объект выполняет несколько взаимосвязанных жизненных процессов. Это позволяет считать его живым организмом, а не неживым телом, которое лишь меняет положение или размер. В задаче не указано клеточное строение, поэтому его нельзя назвать отдельным наблюдённым фактом, хотя оно характерно для большинства организмов.

Типичные ошибки

Ошибка: считать движущиеся объекты живыми. Такое заключение возникает потому, что движение легко заметить, но оно встречается и у облаков, автомобилей или воды. Проверьте, есть ли у объекта другие признаки: клеточное строение, обмен веществ, рост и размножение. Если наблюдается только перемещение, этого недостаточно для вывода о жизни.

Ошибка: называть рост кристалла признаком живого организма. Кристалл увеличивается, когда новые вещества оседают на его поверхности, поэтому внешне его рост напоминает увеличение организма. Но у кристалла нет клеток и обмена веществ, обеспечивающего рост изнутри. Чтобы проверить себя, спросите, откуда берётся увеличение: из жизненных процессов или из отложения вещества снаружи.

Ошибка: путать дыхание с обычным газообменом. Можно решить, что дыхание — это только вдох кислорода и выдох углекислого газа, но в биологии дыхание связано с получением энергии при использовании питательных веществ. Спросите себя, говорится ли о процессах получения энергии, а не только о движении газов. Не смешивайте дыхание с фотосинтезом, при котором растение на свету образует питательные вещества.

Ошибка: считать одного признака достаточным для определения живого. Этому способствует то, что отдельное свойство, например движение или рост, заметно сразу. Однако похожие изменения встречаются и у неживых объектов, поэтому нужно проверить несколько признаков вместе. Сверьте объект с клеточным строением, обменом веществ, ростом и развитием, размножением и другими свойствами жизни.

Связь с другими темами

Для этой темы нужно различать живую и неживую природу и иметь общее представление о клетке. Эти знания помогают понять, почему организмы рассматривают как особые природные объекты и по каким признакам их распознают. Позже признаки жизни пригодятся при изучении строения растений, животных и человека, их жизненных процессов и классификации организмов. Они также помогают объяснять результаты наблюдений: не просто описывать, что изменилось, но и связывать изменение с процессом жизни.

Что запомнить

• Биология — наука о живой природе.
• Основная единица живого организма — клетка.
• Живые организмы питаются, дышат и выделяют продукты жизнедеятельности.
• Организмы растут и развиваются.
• Живые организмы размножаются.
• Организмы реагируют на воздействия окружающей среды.
• О принадлежности объекта к живой природе судят по совокупности признаков.