§ 2. Свойства живых систем

Определения и обозначения

Живая система — организм или совокупность организмов, для которых характерны взаимосвязанные свойства живого. Это понятие подчёркивает целостность организма: его части работают не изолированно, а поддерживают существование всей системы. Поэтому живое определяют не по одному признаку, а по их совокупности.

Обмен веществ и энергии — поступление веществ и энергии, их преобразование в организме и удаление продуктов обмена. Благодаря этому клетки получают строительные материалы и энергию для работы. Обмен связывает организм с окружающей средой и позволяет ему поддерживать жизненные процессы.

Раздражимость — способность живой системы воспринимать воздействия и отвечать на них. Ответом может быть движение, изменение поведения, скорости роста или работы органов. Это свойство помогает организму использовать полезные сигналы и избегать опасных воздействий.

Саморегуляция — поддержание относительного постоянства внутренней среды и согласование процессов в организме. Она не отменяет изменений, а удерживает их в допустимых пределах. Благодаря саморегуляции органы работают согласованно даже при изменениях внешних условий.

Как это устроено

Живые системы, как и неживые тела, состоят из химических веществ, а большинство организмов имеет клеточное строение. Однако в живом организме вещества объединены в клетки, ткани, органы и системы органов, между которыми постоянно происходит обмен сигналами и веществами. Такая целостная организация позволяет системе сохранять себя, восстанавливаться и выполнять общие функции, тогда как отдельный кусок неживого вещества не регулирует работу своих частей.

Обмен веществ и энергии связывает организм со средой, потому что организм получает из неё воду, кислород, пищу или минеральные вещества, а возвращает углекислый газ и другие продукты обмена. Поступившие вещества не просто накапливаются: они расщепляются, перестраиваются и используются для построения клеток или получения энергии. Если обмен прекращается, клетки не получают энергии и материалов, поэтому жизнедеятельность постепенно останавливается.

Саморегуляция необходима потому, что внешние условия постоянно меняются, а химические реакции в клетках требуют относительно стабильной среды. Нервная и гуморальная регуляция, то есть управление с помощью нервных сигналов и веществ, согласуют работу органов. Например, при нагрузке дыхание и сердцебиение учащаются, чтобы доставить клеткам больше кислорода и быстрее удалить продукты обмена, а после уменьшения нагрузки возвращаются к обычному уровню.

Раздражимость позволяет организму воспринимать свет, звук, температуру, прикосновение и химические сигналы. Реакция не обязательно выглядит как движение: растение может изменить направление роста, а железа — выделить вещество. Размножение обеспечивает продолжение вида, наследственность сохраняет признаки родителей, изменчивость создаёт различия между организмами, а рост и развитие меняют организм в течение жизни.

Основные свойства живых систем

Таблицу удобно читать по строкам: сначала назвать свойство, затем определить его проявление и подобрать пример. Если нужно разобрать конкретную ситуацию, ищите не отдельное слово, а связь между воздействием, процессом и результатом.

Разбор задач

Реакция комнатного растения на свет

Условие: определите, какое свойство живой системы проявляется, когда комнатное растение наклоняется к источнику света. Нужно установить, что стало причиной изменения и каким оказался ответ организма.

1. Выделим воздействие среды: на растение действует свет, причём он распределён неравномерно.
2. Определим ответ: стебель меняет направление роста и наклоняется к более яркому источнику.
3. Сопоставим ситуацию с определением: восприятие воздействия и ответ на него называют раздражимостью.

Ответ: проявляется раздражимость. Наклон к свету — это ответ растения на внешний раздражитель; он связан с изменением роста, а не с быстрым перемещением всего организма.

Изменение дыхания и сердцебиения при нагрузке

Условие: объясните, почему при физической нагрузке учащаются дыхание и сердцебиение. Нужно показать не только сам факт, но и его значение для обмена веществ и согласованной работы органов.

1. При работе мышцам требуется больше энергии, а значит, клеткам нужно больше кислорода и питательных веществ.
2. Учащённое дыхание увеличивает поступление кислорода и удаление углекислого газа.
3. Учащённое сердцебиение ускоряет перенос веществ кровью к клеткам и вывод продуктов обмена.
4. После снижения нагрузки регуляторные системы уменьшают интенсивность работы органов, возвращая показатели к обычному уровню.

Ответ: учащение дыхания и сердцебиения обеспечивает возросшие потребности клеток и является проявлением саморегуляции. Оно одновременно поддерживает обмен веществ и согласует работу дыхательной и кровеносной систем.

Признаки у организмов одного вида

Условие: у двух организмов одного вида различаются окраска и размеры, но их потомство наследует признаки родителей. Нужно назвать свойства, объясняющие обе стороны наблюдения.

1. Различия в окраске и размерах показывают, что особи одного вида могут отличаться друг от друга.
2. Появление таких отличий связано с изменчивостью.
3. Сходство потомства с родителями означает, что признаки передаются при размножении.
4. Эту передачу признаков называют наследственностью.

Ответ: наблюдаются изменчивость и наследственность. Изменчивость объясняет различия между организмами, а наследственность — сохранение и передачу признаков родительских организмов потомству.

Типичные ошибки

Одно свойство определяет живое. Отдельный признак может встречаться и у неживых объектов, поэтому делают поспешный вывод. Проверьте, есть ли у объекта совокупность взаимосвязанных свойств, а не только один внешний признак.

Обмен веществ равен поглощению пищи. Так считают, потому что питание заметнее всего в повседневной жизни. Вспомните три части обмена: поступление, преобразование с получением энергии и выведение продуктов.

Раздражимость — только движение. Ошибка возникает из-за примеров животных, которые быстро отдёргивают конечность или убегают. Проверьте, может ли ответ выражаться изменением роста, выделения веществ или работы органа.

Наследственность смешивается с изменчивостью. Оба явления наблюдают у потомков, поэтому их принимают за одно свойство. Спросите себя: речь идёт о передаче признака или о появлении различия — это и даст правильный ответ.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что клетка — основная структурная и функциональная единица живого организма. Клеточное строение и обмен веществ понадобятся при изучении строения клетки, физиологии организма и поддержания постоянства внутренней среды. Наследственность и изменчивость станут основой для изучения генетики и эволюции.

Что запомнить

• Живые системы обладают комплексом взаимосвязанных свойств, а не одним отдельным признаком.
• Живые организмы имеют клеточное строение и общий химический состав.
• Обмен веществ и энергии связывает организм с окружающей средой.
• Раздражимость обеспечивает ответ на воздействия.
• Саморегуляция поддерживает относительное постоянство внутренней среды.
• Размножение продолжает существование вида, а наследственность передаёт признаки потомству.
• Изменчивость создаёт различия между организмами.