"Биология. Порядок в живой природе", Вахрушев А.А., Бурский О.В., Раутиан А.С., Родионова Е.И.
Жизнь — особая форма существования материи: живые существа обмениваются веществами и энергией, растут, развиваются, размножаются и реагируют на изменения среды. Ни один из этих признаков по отдельности не даёт надёжного ответа, живой перед нами объект или нет. Главное — увидеть их взаимосвязь и понять, что организм устроен как целостная система. Живое организовано на нескольких уровнях — от клетки до биосферы, а разнообразные организмы имеют общие основы строения и жизнедеятельности.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Жизнь — особая форма существования материи, для которой характерны взаимосвязанные процессы и особая организация. Её трудно свести к одному признаку: движение, рост или обмен энергией встречаются и вне живого. Поэтому жизнь распознают по совокупности свойств, а не по одному внешнему сходству. Такое понимание помогает не принимать неживой объект за организм.
Организм — целостное живое существо, способное поддерживать свою жизнедеятельность. Его части выполняют разные задачи, но работают согласованно и зависят друг от друга. Благодаря этому организм может обмениваться веществами со средой, реагировать на её изменения и сохранять свою целостность. Понятие организма помогает рассматривать живое не как случайный набор частей.
Клетка — основная структурная и функциональная единица большинства живых организмов. Она имеет определённое строение и выполняет процессы, необходимые для жизни; некоторые организмы состоят всего из одной клетки. У многоклеточных организмов клетки могут различаться по строению и задачам. Представление о клетке объясняет, из чего построено живое и где происходят важные процессы жизнедеятельности.
Биологическая система — целое, состоящее из взаимодействующих частей и связанное с окружающей средой. Сам организм является такой системой, но он также входит в более крупные системы: сообщества и биосферу. Связи между уровнями позволяют понять, почему изменение одной части может отразиться на целом. Это понятие применяют, когда изучают живое от клеток до природы Земли.
Отдельный признак не всегда позволяет отличить живое от неживого, потому что одинаковое внешнее проявление может возникать по разным причинам. Автомобиль движется, но его движение обеспечивают детали и сгорание топлива, а не жизнедеятельность организма. Растущий кристалл увеличивается, однако не развивается как живое существо. Чтобы сделать вывод, нужно выяснить, как устроен объект и какие процессы поддерживают его существование.
Обмен веществ и энергии связывает организм со средой: он получает необходимые вещества и энергию, использует их и выделяет продукты обмена. На этой основе происходят рост и развитие — организм увеличивается и постепенно меняет своё строение и функции. Размножение обеспечивает появление новых организмов и продолжение жизни вида, хотя отдельный организм не обязательно размножается. Реакция на изменения среды помогает организмам приспосабливать поведение или работу внутренних систем к условиям. Вместе эти свойства дают более надёжное представление о жизни, чем любое из них в отдельности.
Организм нельзя понимать как простой набор частей, потому что результат зависит от их согласованной работы. Например, органы многоклеточного организма выполняют разные функции, но связаны между собой: нарушение работы одной части может повлиять на другие. Взаимодействие помогает поддерживать условия, необходимые для жизнедеятельности целого. Поэтому описание отдельной части не всегда объясняет, как работает весь организм.
Организация живого проявляется на нескольких уровнях, связанных между собой. Клетки образуют организм или его части, организмы взаимодействуют и входят в сообщества, а сообщества вместе со средой образуют экосистемы. Совокупность экосистем Земли называют биосферой. Каждый более крупный уровень включает связи между элементами меньшего уровня, поэтому процессы в клетке и организме могут быть важны для жизни более крупных систем.
Живые существа очень разнообразны по размерам, строению и образу жизни, но у них есть общие основы организации. Например, большинство организмов состоит из клеток и поддерживает жизнедеятельность через обмен веществ. Эти общие черты позволяют сравнивать организмы и искать закономерности, не отрицая их различий. Сходство в основных свойствах не означает, что все живые существа устроены одинаково.
| Признак | Что он означает | Как проявляется у организма | Почему одного признака недостаточно |
|---|---|---|---|
| Обмен веществ и энергии | Получение, преобразование и использование веществ и энергии | Организм получает нужные вещества, использует их и выделяет продукты обмена | Неживые устройства тоже расходуют энергию или топливо, но не ведут обмен веществ как организм |
| Рост и развитие | Увеличение организма и закономерные изменения его строения и функций | Растут клетки и ткани, организм проходит изменения в течение жизни | Неживой предмет тоже может увеличиться, например за счёт налипшего снега |
| Размножение | Образование новых организмов | Организмы производят потомство, обеспечивая продолжение вида | Отдельный организм может не размножаться, поэтому признак оценивают вместе с другими |
| Реакция на изменения среды | Ответ организма на воздействие окружающих условий | Растение поворачивает листья к свету, животное меняет поведение | Неживые тела также могут менять положение или форму под действием внешних сил |
| Целостность и взаимосвязь частей | Согласованная работа частей в составе единого целого | Клетки, ткани и органы взаимодействуют и поддерживают жизнедеятельность | Сложное устройство само по себе ещё не делает предмет живым |
Таблица помогает сопоставить проявления жизни и не делать вывод по одному внешнему сходству. Проверяйте, связаны ли признаки с жизнедеятельностью и дополняют ли друг друга. Для оценки целого организма также учитывайте согласованность его частей.
Задача: объясните, почему движущийся автомобиль нельзя считать живым организмом, хотя он движется и расходует топливо.
Сначала отметим сходства: автомобиль меняет положение и использует запас топлива. Это показывает наличие движения и расхода вещества, но пока не раскрывает причин этих явлений.
Затем выясним, как они возникают: движение обеспечивают двигатель и другие детали, а топливо сгорает при работе машины. Это не обмен веществ, который поддерживает жизнедеятельность целостного организма.
Наконец, проверим совокупность признаков: автомобиль не растёт и не развивается как организм, не размножается и не поддерживает себя как живое целое. Его детали взаимодействуют, но работают по внешне заданному устройству.
Ответ: автомобиль не является живым организмом. Движение и расход топлива лишь внешне напоминают отдельные проявления жизни. Решение основано на сравнении причин этих явлений и совокупности свойств.
Задача: комнатное растение растёт и реагирует на освещение. Назовите наблюдаемые признаки живого и укажите, что ещё важно для вывода.
Отметим рост: растение увеличивается благодаря жизненным процессам, а не просто получает материал снаружи. Это один из признаков живого, хотя отдельно он не даёт окончательного ответа.
Рассмотрим реакцию на свет: растение может менять направление роста или положение листьев. Это показывает связь организма с изменениями среды.
Для более полного вывода вспомним другие свойства: растение обменивается веществами и энергией, развивается и способно размножаться. Важно оценивать признаки вместе, а не ограничиваться наблюдением за ростом и светом.
Ответ: можно наблюдать рост и реакцию на освещение. Вывод о живой природе растения подтверждается также обменом веществ и энергии, развитием и способностью к размножению. Совокупность проявлений надёжнее одного признака.
Задача: расположите клетку, организм, сообщество организмов и биосферу по уровням организации и объясните связи между соседними уровнями.
Расположим объекты от меньшего к большему: клетка, организм, сообщество организмов, биосфера. Клетка является частью организма или самостоятельной единицей жизни у одноклеточного существа.
Организмы взаимодействуют друг с другом и образуют сообщества. Значит, сообщество не просто больше отдельного организма: оно включает связи между разными организмами.
Сообщества вместе с окружающей средой входят в экосистемы, а все экосистемы Земли составляют биосферу. Поэтому биосфера связана с организмами через более мелкие уровни и взаимодействия.
Ответ: клетка → организм → сообщество организмов → биосфера. Соседние уровни связаны включением меньших частей в более крупные системы и взаимодействиями между ними. Между сообществом и биосферой также важны экосистемы.
Ошибка — считать движение обязательным и достаточным признаком жизни. Её допускают, потому что движение легко заметить, а его причины не всегда очевидны. Но многие организмы почти не перемещаются, а неживые объекты могут двигаться. Проверьте себя: спросите не только «движется ли объект?», но и какие процессы вызывают движение.
Ошибка — приравнивать рост организма к увеличению любого предмета. Предмет может стать больше из-за налипания или оседания вещества, тогда как рост организма связан с его жизнедеятельностью и развитием. Путаница возникает из-за сходного результата — увеличения размера. Чтобы проверить себя, выясните, происходит ли внутреннее изменение живого объекта и как оно связано с его жизнью.
Ошибка — сводить жизнь к одному определению или свойству. Так кажется проще, но отдельные признаки встречаются у неживых объектов или проявляются не у каждого организма одинаково. Надёжнее рассматривать взаимосвязанные свойства и особенности организации. Самопроверка: назовите несколько признаков и объясните, как они связаны между собой.
Ошибка — путать уровни организации и считать клетку организмом любого масштаба. Клетка действительно может быть самостоятельным организмом, но у многоклеточного существа она является частью целого. Путаница появляется, если забыть, что один и тот же уровень может иметь разное значение в разных случаях. Проверьте себя: уточните, одноклеточный перед вами организм или клетка многоклеточного организма.
Знания о клетке помогают понять, как устроены живые организмы и где происходят процессы жизнедеятельности. Представления о свойствах живого дают основу для сравнения организмов и изучения их разнообразия. Уровни организации связывают изучение клеток с организмами, экосистемами и биосферой. Поэтому при переходе от одной темы к другой важно видеть не только отдельные объекты, но и отношения между ними.
Можно ли дать одно точное определение жизни?
Жизнь трудно свести к одному короткому признаку: каждый из них по отдельности встречается и у неживых объектов. Поэтому живое распознают по совокупности взаимосвязанных свойств и особенностей организации.
Почему движение не считается достаточным признаком живого?
Движутся и неживые объекты, например автомобиль или камень, который катится с горы. При этом некоторые живые организмы почти не перемещаются, но продолжают обмениваться веществами, расти и реагировать на среду.
Все ли живые организмы состоят из клеток?
Большинство живых организмов состоит из одной или многих клеток, и клетка служит основной единицей их строения и жизнедеятельности. Вирусы устроены иначе и проявляют свойства живого только внутри клетки хозяина, поэтому их положение среди живого особое.
Чем рост организма отличается от увеличения неживого предмета?
Организм растёт благодаря внутренним процессам жизнедеятельности: образуются новые вещества и клетки, меняется строение. Неживой предмет может увеличиться, например из-за налипания снега, но это не сопровождается развитием организма.
Как клетка, организм и биосфера связаны между собой?
Клетки образуют организм или составляют его части, а организмы взаимодействуют друг с другом и образуют сообщества. Сообщества вместе со средой входят в более крупные системы, а совокупность всех экосистем Земли образует биосферу.
§ 1. Чудо жизни
