§10. Живое и неживое: каковы особенности биологических систем?

Определения и обозначения

Биологическая система — живой объект или совокупность связанных объектов, которые взаимодействуют друг с другом и со средой. Например, организм состоит из взаимосвязанных частей, а не из случайно собранных элементов. Благодаря связям части действуют согласованно, и целое обладает свойствами, которых нет у каждой части по отдельности. Это понятие помогает описывать устройство живого.

Обмен веществ и энергии — поступление в организм веществ и энергии, их преобразование и выделение продуктов жизнедеятельности. Организму нужны вещества для построения и обновления частей тела, а энергия — для жизненных процессов. Обмен связывает организм с окружающей средой. Без него живое не смогло бы поддерживать свою работу.

Раздражимость — способность живого организма воспринимать воздействия среды и отвечать на них. Например, растение может повернуть листья или стебель к источнику света. Такая реакция помогает организму изменять своё поведение или работу в ответ на условия вокруг. Раздражимость показывает, что организм не просто существует рядом со средой, а реагирует на неё.

Саморегуляция — способность организма поддерживать относительное постоянство внутренней среды и согласованность своих процессов. Условия снаружи могут меняться, но организм регулирует работу своих частей. Это не означает, что внутри всё остаётся совершенно неизменным: поддерживается нужное равновесие. Саморегуляция помогает сохранять нормальную работу организма.

Как это устроено

Живые объекты рассматривают как системы, потому что в них части соединены и влияют друг на друга. Например, если нарушается работа одной части организма, это может сказаться на других. Поэтому свойства целого не всегда можно понять, изучая его части по отдельности. Представление о системе помогает увидеть, как части вместе поддерживают жизнь и взаимодействуют со средой.

Общий признак живых организмов — клеточное строение: клетка является их основной структурной единицей. В клетке происходят процессы, необходимые для жизни, а у многих организмов из клеток состоит всё тело. Клеточные организмы отличаются от камня или капли воды, у которых нет клеток и согласованной клеточной работы. Поэтому строение важно учитывать вместе с другими признаками жизни.

Организм связан с окружающей средой обменом веществ и энергии. Он получает необходимые вещества и энергию, использует и преобразует их, а затем выделяет продукты жизнедеятельности. Так организм может строить и обновлять свои части и поддерживать внутренние процессы. Если обмен прекратится, жизнедеятельность не сможет продолжаться.

На протяжении жизни организм растёт и развивается: его размеры, строение и особенности работы меняются. Эти изменения обеспечиваются внутренними процессами и использованием поступивших веществ. Размножение приводит к появлению новых организмов и помогает виду существовать дальше. При этом отдельная особь может не оставить потомства, но всё равно остаётся живым организмом.

Живые организмы воспринимают изменения среды и регулируют свои процессы. Например, растение реагирует на свет, а саморегуляция помогает организму поддерживать согласованную работу частей. Однако одно наблюдение не всегда достаточно, чтобы определить природу объекта: кристалл может увеличиваться, хотя не является организмом. Вывод делают по совокупности особенностей строения и жизнедеятельности.

Признаки живых организмов и их проявления

Сначала выясни, что именно наблюдается: например, рост, реакция на свет или клеточное строение. Затем проверь, объясняется ли это внутренними процессами живого организма или только внешним воздействием. Для вывода сравни несколько признаков, а не полагайся на один.

Разбор задач

Задача 1. Сравнить комнатное растение и камень по двум признакам живого и объяснить различия.

1. Выберем клеточное строение и обмен веществ. Это признаки, которые показывают не только внешний вид объекта, но и устройство и работу живого.
2. У растения есть клетки, оно получает вещества и использует их в жизненных процессах. Камень не состоит из клеток и не обменивается веществами с окружающей средой так, как организм.
3. Растение может быть неподвижным, но неподвижность не отменяет его жизненных процессов. Сравниваем именно признаки, а не то, движется ли объект.

Ответ: растение живое, потому что имеет клеточное строение и обменивается веществами; камень этих признаков не проявляет.

Задача 2. Кристалл увеличивается в размерах. Почему это ещё не доказывает, что он живой?

1. Сначала отмечаем сходство: и кристалл, и организм могут становиться больше. Но одинаковое внешнее изменение может происходить по разным причинам.
2. Кристалл увеличивается, когда к нему присоединяются частицы вещества. У организма рост связан с внутренними процессами, обменом веществ и развитием.
3. Проверяем, есть ли у кристалла другие признаки живого: клеточное строение, обмен веществ, саморегуляция. Одного увеличения размеров недостаточно, чтобы считать его организмом.

Ответ: кристалл не становится живым оттого, что растёт: его увеличение происходит за счёт присоединения вещества, а не жизненных процессов.

Задача 3. Растение повернулось к источнику света. Какие свойства проявились и достаточно ли этого наблюдения?

1. Определяем воздействие: на растение действует свет. Поворот в его сторону — ответ организма на изменение условий среды.
2. Такой ответ проявляет раздражимость. Он показывает, что растение воспринимает воздействие и реагирует на него.
3. Для полного вывода рассматриваем и другие свойства: клеточное строение, обмен веществ, рост и развитие. Одна реакция на свет важна, но не описывает весь организм.

Ответ: проявилась раздражимость растения. Чтобы судить о живой природе объекта, это наблюдение нужно рассматривать вместе с другими признаками.

Типичные ошибки

Ошибка: считать любое движение доказательством жизни. Её допускают, потому что движение легко заметить и связать с активностью. Но двигаться могут и неживые объекты, например под действием ветра или воды. Проверь, есть ли у объекта другие признаки жизни и чем вызвано движение.

Ошибка: принимать увеличение кристалла за рост организма. Такое сходство заметно по изменению размеров, но причины у него разные. Кристалл увеличивается из-за присоединения вещества, а организм растёт благодаря внутренним процессам и обмену веществ. Спроси себя, есть ли у объекта клеточное строение и жизнедеятельность.

Ошибка: думать, что каждая особь обязана размножаться. Это кажется логичным, потому что размножение помогает виду продолжаться. Однако отдельный организм может не оставить потомства и всё равно обладать другими признаками жизни. Проверяй не способность одной особи размножиться, а её строение и жизненные процессы.

Ошибка: искать один признак, который всегда отделяет живое от неживого. Причина — желание получить простой ответ по одному наблюдению. Но отдельные свойства могут встречаться и у неживых объектов или быть незаметными. Сравнивай несколько признаков организации и жизнедеятельности, прежде чем делать вывод.

Связь с другими темами

Для изучения темы полезно знать, что тела состоят из веществ и взаимодействуют с окружающей средой. Эти представления помогают понять, откуда организм получает нужные ему вещества и почему зависит от условий вокруг. Позже знания о биологических системах пригодятся при изучении клетки, строения организмов и процессов жизнедеятельности. Они также помогут сравнивать организмы и разбираться в связях между организмом и средой обитания.

Что запомнить

• Живой организм — биологическая система, части которой связаны и взаимодействуют.
• Клетка — основная структурная единица живых организмов.
• Живые организмы обмениваются веществами и энергией с окружающей средой.
• Живые организмы растут и развиваются.
• Раздражимость помогает организму реагировать на изменения среды.
• Признаки живого следует рассматривать в совокупности.