§11. Биология — наука о живых организмах

Определения и обозначения

Биология — наука, изучающая живые организмы, их строение, жизнедеятельность, происхождение и взаимосвязи. Она помогает выяснить, как устроено живое и как организмы взаимодействуют друг с другом и окружающей средой. Эти знания нужны, чтобы объяснять природные явления и бережнее относиться к природе.

Живой организм — отдельная система, обладающая признаками жизни и способная поддерживать свою жизнедеятельность. Организмом может быть и крупное растение, и невидимый без микроскопа микроорганизм. Это понятие помогает отличать самостоятельное живое существо от неживого объекта или части организма.

Признаки живого — основные свойства организмов: клеточное строение, обмен веществ, рост, развитие, размножение, раздражимость и наследственность. Раздражимость — это способность реагировать на воздействия, например на свет или прикосновение. Признаки рассматривают вместе: один отдельно взятый признак не всегда позволяет точно определить, жив ли объект.

Биологические науки — разделы биологии, изучающие определённые группы организмов или стороны их жизнедеятельности. Например, одни науки исследуют растения и животных, другие — клетки или наследование признаков. Такое разделение помогает учёным подробно изучать огромный и разнообразный мир живого.

Как это устроено

Биологию выделяют в отдельную науку, потому что живые организмы обладают особыми свойствами и сложными связями друг с другом. Она изучает бактерии и другие микроорганизмы, грибы, растения, животных и человека. Рассматривать их вместе полезно: так можно находить общие признаки жизни и понимать, чем организмы отличаются.

Растения, животные, грибы и микроорганизмы объединяет клеточное строение. Клетка — мельчайшая часть организма, способная выполнять жизненные функции; у одноклеточного организма она одна, а у многоклеточного клеток много. Клеточное строение показывает, что внешне очень разные организмы имеют общий уровень организации.

Организм получает из окружающей среды вещества и энергию, использует их для жизни, а ненужные продукты удаляет. Этот обмен веществ необходим, потому что без него клетки не смогут работать, а организм — поддерживать жизнедеятельность. Питание и дыхание связаны с обменом: они помогают получать вещества и энергию, нужные для роста, развития, движения и других процессов.

Размножение даёт начало новым организмам и позволяет виду существовать, когда отдельные особи умирают. Наследственность обеспечивает передачу потомкам признаков родителей, а изменчивость приводит к различиям между особями. Благодаря сочетанию сходства и различий организмы сохраняют особенности своего вида, но не становятся точными копиями друг друга.

Биологические науки различаются по объектам и вопросам исследования: ботаника изучает растения, зоология — животных, микология — грибы, а микробиология — микроорганизмы. Чтобы получать знания, биологи наблюдают явления, сравнивают организмы, измеряют их признаки и ставят эксперименты. Наблюдение не предполагает намеренного изменения условий, а эксперимент позволяет проверить, как выбранное условие влияет на результат.

Основные признаки живых организмов

В таблице собраны признаки, по которым можно распознавать проявления жизни. Проверяйте не только пример, но и его объяснение: один объект может проявлять несколько признаков одновременно. Для вывода о том, что перед вами живой организм, учитывайте их совокупность.

Разбор задач

1. Какие объекты живые?

Распределите берёзу, камень, амёбу, облако, гриб и вирус. Назовите два основания классификации. Ищите не просто движение или изменение, а признаки организма и клеточное строение.

1. Берёза и гриб состоят из клеток, растут, обмениваются веществами и размножаются.
2. Амёба — одноклеточный организм: одна клетка выполняет все необходимые для жизни функции.
3. Камень и облако не имеют клеточного строения и не поддерживают обмен веществ как организмы.
4. Вирус не имеет клеточного строения и размножается только внутри клетки хозяина, поэтому его положение особое.

Ответ: к живым организмам относятся берёза, амёба и гриб. Основания классификации — клеточное строение и наличие совокупности признаков жизни; вирусы выделяют отдельно.

2. Наблюдение за комнатным растением

Нужно неделю следить за растением и зафиксировать проявления жизнедеятельности. Чтобы наблюдения можно было сравнить, записывайте результаты регулярно и не меняйте условия без необходимости. Используйте наблюдение, измерение и сравнение.

1. В начале недели измерьте высоту побега и отметьте положение листьев.
2. Каждый день в одно и то же время записывайте изменения, например появление нового листа или наклон побега.
3. Сравните записи и измерения в начале и в конце недели; фиксируйте также полив и освещение.

Ответ: можно наблюдать рост, развитие и реакцию растения на свет, а измерения и сравнение помогут описать изменения. Метод наблюдения подходит, потому что исследователь следит за растением, не создавая специально новый фактор воздействия.

3. Опыт с освещённостью

Учёный выясняет, влияет ли освещённость на рост проростков. Для честной проверки нужно изменить только освещение, иначе нельзя понять, какой фактор вызвал различие. Результат оценивают по измерениям, сделанным через одинаковые промежутки времени.

1. Подготовьте похожие проростки и разделите их на две группы: одну поставьте на свет, другую — в менее освещённое место.
2. Оставьте одинаковыми вид и возраст проростков, почву, объём воды, температуру и длительность опыта.
3. Регулярно измеряйте высоту каждого проростка и записывайте результаты, затем сравните средние изменения в группах.

Ответ: изменяемый фактор — освещённость, измеряемый результат — рост проростков, то есть изменение их высоты. Остальные условия должны быть одинаковыми, чтобы различия результатов можно было связать именно со светом.

Типичные ошибки

Считать живыми только животных и растения — ошибка: грибы и микроорганизмы тоже обладают признаками жизни. Так думают, потому что грибы похожи на растения, а микроорганизмы часто не видны без приборов. Проверьте себя: вспомните, есть ли у объекта клеточное строение и жизненные процессы.

Рост — не просто увеличение размера: организм при этом развивается и последовательно меняется. Ошибку допускают, когда сравнивают живое с неживым объектом, который тоже может стать больше. Чтобы проверить себя, спросите, связано ли увеличение с жизнью клеток и изменениями организма.

Отдельное движение не обязательно для жизни: растение может оставаться на месте, но реагировать на свет и другие воздействия. Путаница возникает, если признаки живого сводят к перемещению с места на место. Проверьте вывод по другим проявлениям — обмену веществ, росту, развитию и клеточному строению.

Не любой движущийся или меняющийся объект живой: облако движется, а камень может измениться под действием воды. Такое заблуждение появляется, если судить только по одному заметному событию. Перед выводом проверьте, есть ли у объекта клетки и совокупность жизненных процессов.

Связь с другими темами

Для понимания темы пригодятся знания о различиях живой и неживой природы, клетке и уровнях организации природы. Дальше эти представления помогут изучать строение клетки, царства живой природы, жизненные процессы и экосистемы. Биология связана и с другими предметами: её знания помогают объяснять вопросы здоровья человека, природные явления и охрану окружающей среды.

Что запомнить

• Биология изучает живые организмы и процессы их жизнедеятельности.
• Все организмы имеют клеточное строение.
• К основным признакам живого относятся обмен веществ, рост, развитие и размножение.
• Организмы реагируют на воздействия среды.
• Наследственность обеспечивает сходство потомков с родителями, а изменчивость — различия между ними.
• Биология включает науки, изучающие разные организмы и стороны их жизни.
• Основные методы биологии — наблюдение, сравнение, эксперимент и измерение.