1.2. Сущность жизни и свойства живого

Определения и обозначения

Жизнь — особая форма существования материи, проявляющаяся в деятельности живых систем. Её нельзя свести к отдельному свойству, например движению, или к одному веществу: те же вещества входят в состав неживых тел, а признаки живого раскрываются во взаимосвязи. Это определение помогает рассматривать жизнь как целостное явление, а не искать единственный «ингредиент», который отличает живое.

Живая система — организм или другая система, обладающая совокупностью признаков живого и взаимодействующая со средой. К таким признакам относятся обмен веществ, саморегуляция, рост, развитие и размножение. Понятие полезно, чтобы говорить не только об отдельном организме, но и о других уровнях организации жизни.

Обмен веществ и энергии — поступление веществ и энергии из окружающей среды, их преобразование в организме и выделение продуктов обмена. Это не просто получение пищи: организм использует поступившее для жизненных процессов и выводит то, что ему больше не нужно. Благодаря обмену он получает материалы и энергию для поддержания своей организации.

Раздражимость — способность живых систем воспринимать воздействия среды и отвечать на них. Ответом может быть изменение поведения или работы органов, причём он не обязательно осознан. Это свойство позволяет организму реагировать на изменения условий, например на свет или прикосновение.

Как это устроено

Живые организмы и неживые тела состоят из химических элементов, которые встречаются в природе, поэтому химический состав сам по себе не служит границей между ними. Различие возникает из-за организации: в живом теле вещества образуют сложные сочетания и участвуют в согласованных процессах. Такая упорядоченность позволяет клеткам и целому организму выполнять разные функции. Поэтому важны не только вещества, но и то, как они соединены и взаимодействуют.

Организм получает из среды воду, питательные вещества, кислород или другие необходимые ресурсы, а также энергию. Внутри тела поступившее преобразуется и используется для построения клеточных структур и поддержания процессов жизнедеятельности; продукты обмена удаляются. Если бы происходило только поступление пищи, но не её преобразование и не выведение отходов, внутренняя работа организма нарушилась бы. Обмен делает организм открытой системой, связанной с окружающей средой.

Условия вокруг организма постоянно меняются, но многие процессы внутри должны оставаться относительно устойчивыми. Саморегуляция — способность согласовывать работу частей системы и поддерживать внутреннее равновесие; например, организм регулирует температуру тела. Раздражимость помогает обнаружить изменение: свет, температура или прикосновение становятся сигналом для ответа. Эти свойства связаны, но не совпадают: раздражимость означает реакцию на воздействие, а саморегуляция — поддержание устойчивости внутренних процессов.

Рост увеличивает размеры или массу организма, а развитие меняет его качественно: формируются новые структуры и функции. Эти процессы помогают организму пройти разные этапы жизни и приспособиться к ним. Размножение создаёт потомство и тем самым позволяет существованию организмов продолжаться после гибели отдельных особей. Без размножения жизнь не сохранялась бы из поколения в поколение.

Наследственность передаёт потомству признаки родителей, благодаря чему между поколениями сохраняется преемственность. Изменчивость создаёт различия между особями, даже если они принадлежат к одному виду. Эти свойства действуют вместе: наследственность сохраняет особенности, а изменчивость делает возможным разнообразие. В совокупности рост, развитие, размножение, наследственность и изменчивость обеспечивают существование организмов и продолжение жизни.

Основные свойства живого и их значение

Таблица показывает, как наблюдаемый признак связан с его проявлением и ролью для организма. Используй её, чтобы сравнивать свойства, а не искать одно универсальное доказательство жизни. Для оценки объекта учитывай несколько строк одновременно.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Назовите три свойства живого, которые проявляются у растущего комнатного растения. Чтобы ответить, нужно опираться на наблюдаемые признаки, а не приписывать растению процессы, которые нельзя установить по условию. Упоминание роста уже указывает на одно из свойств.

1. Растение становится больше, поэтому проявляется рост; развитие можно связывать с качественными изменениями, если они наблюдаются.
2. Для увеличения и поддержания жизни растению нужны вода, минеральные вещества, углекислый газ и световая энергия; их усвоение и преобразование относятся к обмену веществ и энергии.
3. Если растение отвечает на изменение условий, например меняет направление роста при освещении, проявляется раздражимость — реакция на воздействие среды.

Ответ. У растущего комнатного растения проявляются рост, обмен веществ и энергии, а при ответе на внешнее воздействие — раздражимость. В условии прямо указан рост, а остальные свойства следует обосновать потребностью растения в ресурсах и его возможными реакциями на изменения среды.

Задача 2

Условие. Растение поворачивает листья к источнику света. Объясните, какое свойство живого проявляется и почему. Здесь нужно определить сначала воздействие, затем ответ организма. Сам факт поворота не следует путать с перемещением всего растения.

1. Источник света — фактор окружающей среды, который воздействует на растение.
2. Растение воспринимает это воздействие и отвечает изменением положения листьев.
3. Способность воспринимать воздействие и отвечать на него называется раздражимостью; саморегуляция связана с поддержанием устойчивости внутренних процессов, поэтому это не самый точный ответ для описанного поворота.

Ответ. Проявляется раздражимость: растение реагирует на свет поворотом листьев к его источнику. Реакция может происходить без сознания; для живого организма достаточно способности воспринимать воздействие и отвечать на него.

Задача 3

Условие. Вирус вне клетки не проявляет обмена веществ, а внутри клетки размножается. Объясните, почему его положение среди живых систем считают особым. Одного отсутствующего признака недостаточно, чтобы вынести окончательное суждение, поэтому учитываем оба состояния вируса. Важно различать самостоятельную жизнедеятельность и процессы, возможные только при участии клетки.

1. Вне клетки вирус не ведёт самостоятельный обмен веществ и не размножается, поэтому не демонстрирует ряд характерных свойств живого.
2. Внутри клетки он использует ресурсы клетки-хозяина и образует новые вирусные частицы.
3. Сопоставляем признаки: размножение проявляется лишь в клетке, а самостоятельная система обмена веществ у вируса отсутствует.

Ответ. Вирусы занимают особое положение, потому что проявляют некоторые свойства живого, например способность размножаться внутри клетки, но не ведут самостоятельный обмен веществ вне неё. Поэтому их оценивают по совокупности признаков и отличают от клеточных организмов.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что движение обязательно доказывает наличие жизни. Её допускают, потому что движение заметно и часто связано с поведением животных, но двигаться могут и неживые объекты, а многие организмы не перемещаются с места. Проверь себя: назови ещё признаки объекта и оцени их вместе.

Ошибка: приравнивать обмен веществ к простому поступлению пищи. Так кажется, если учитывать только то, что организм получает из среды, но обмен включает также преобразование веществ и энергии и выведение продуктов. Проверь себя вопросом: что организм делает с полученным и что удаляет?

Ошибка: считать рост и развитие одним процессом. Их смешивают, потому что они часто происходят одновременно, однако рост — количественное увеличение размеров или массы, а развитие — качественные изменения. Проверь себя: спроси, стало ли больше или изменились строение и функции.

Ошибка: считать раздражимость осознанной реакцией. Такое представление возникает из-за бытового значения слова «реакция», но организмы отвечают на воздействия и без сознания. Проверь себя: достаточно ли для описания назвать стимул и наблюдаемый ответ организма?

Связь с другими темами

Перед изучением свойств живого нужно знать, что организмы состоят из клеток и взаимодействуют с окружающей средой. Клетка — основа строения многих организмов, а связь со средой объясняет, откуда поступают вещества и энергия и на что организм может отвечать. Эти знания помогают понять, почему свойства жизни проявляются не изолированно.

Тема пригодится при изучении клетки и обмена веществ, где рассматриваются строение и преобразования внутри организма. Размножение, наследственность и изменчивость помогают перейти к темам о передаче признаков и эволюции. Поэтому свойства живого связывают процессы отдельного организма с преемственностью поколений и изменениями живого мира.

Что запомнить

• Жизнь — особая форма существования материи.
• Живые системы связаны с окружающей средой обменом веществ и энергии.
• Живое обладает сложной организацией и способностью к саморегуляции.
• Раздражимость позволяет организму отвечать на изменения среды.
• Рост, развитие и размножение — важные свойства живых организмов.
• Наследственность обеспечивает передачу признаков, а изменчивость — их разнообразие.
• О живом судят по совокупности свойств, а не по одному признаку.