какие уровни организации живой материи вы знаете

Уровни организации живой материи

Урок 5. Общая биология 10 класс (ФГОС)

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Уровни организации живой материи»

Самое первое, с чего обычно начинается изучение новой темы по биологии – это строение. Потому что, не изучив строение, мы вряд ли сможем разобраться с функциями чего-либо.

Вот и вся живая природа или даже можно сказать жизнь на Земле имеет определённое строение. А не только, к примеру, наше сердце с четырьмя камерами, разделёнными клапанами или клетки листьев ромашки с хлоропластами внутри.

Причём упорядоченное строение имеют не только отдельные организмы, начиная от одноклеточных и заканчивая многоклеточными, но и их совокупности. Например, группа особей, свободно скрещивающихся между собой и занимающих определённую территорию, уже образует систему – популяцию. Этой системы физически не существует, и мы не можем её потрогать, но зато такая совокупность особей обладает определёнными свойствами: рождаемостью, соотношением полов, скоростью размножения и так далее. Которых, в свою очередь, не существует на уровне отдельных организмов. Таким образом, свойства системы – популяции в нашем случае – не сводятся к сумме составляющих её частей. Они могут быть даже противоположными – теоретически бессмертная при благоприятных условиях популяция состоит из совсем не теоретически, а очень даже практически смертных особей.

Упорядоченное строение всей живой природы в целом достаточно условно. Примерно так же, как и разделение всех живых организмов на группы, – классификация. Но в то же время оно общепринято и в любом случае помогает разобраться со всей невообразимой сложностью и запутанностью нюансов жизни на Земле.

Так вот. Всю живую природу можно представить в виде системы. Огромной и сложной. Части, составляющие эту систему, в свою очередь, также являются системами. Например, каждый заяц в лесу является частью популяции зайцев этого леса, а сам состоит из множества клеток. Так выстраивается многоуровневая и иерархическая организация живых систем.

Объять необъятное невозможно, поэтому учёные выделили в этой системе отдельные части – уровни. Которые являются уникальными, находятся в соподчинении друг с другом, но кардинальным образом отличаются проявлениями жизни.

Как выделили эти уровни? Дело в том, что жизнь на Земле можно рассматривать, выбирая для изучения разные её части. Более или менее самодостаточные с каким-то одним типом взаимодействия элементов. То есть относительно завершённые и разные по объёму.

И вот здесь мы ставим себе задачу – разобраться, какие уровни организации живой материи существуют и чем они отличаются друг от друга.
Запомните – владение этой темой, как лакмусовая бумажка. Разберётесь и усвоите – вы настоящий биолог и сможете проникнуть в самые сокровенные тайны живой природы. Тут уж от вашего дальнейшего желания всё будет зависеть.
А если возникнут проблемы с пониманием – нужно упереться и обязательно доработать моменты, которые вызвали затруднения. Вы же хотите стать настоящим биологом?

Итак, мы знаем, что жизнь – это, кроме всего прочего, – тысячи химических реакций, протекающих в клетке. Почему говорим о клетке? Вы, наверное, догадались. Клетка является той минимальной структурой, можно сказать, фабрикой, где реакции начинаются и реакции заканчиваются. То есть происходит весь «производственный процесс». Помните первое и самое главное положение клеточной теории? Клетка – это элементарная, функциональная единица строения всего живого.
Химические процессы, происходящие внутри живых организмов, уникальны. Потому что в них участвуют вещества, которые не способны существовать и взаимодействовать между собой вне живых организмов, вне клетки.

Например, ферменты – сложные по строению белковые молекулы – могут проявлять свои свойства только при определённой температуре, давлении, кислотности среды. Все эти условия не могут быть соблюдены вне живого организма, соответственно, и ферменты вне клетки не могут работать. Они утрачивают свою рабочую структуру.

Изучением строения и взаимодействия молекул различных веществ, в первую очередь органических, между собой и занимаются на молекулярном уровне. То есть на уровне молекул. Ещё раз подчеркнём. Этот уровень отнесён к уровню организации живого вещества потому, что вне живых организмов сложные органические вещества становятся неспособными к взаимодействию. А вот внутри живых организмов эти мёртвые молекулы – они не обладают ни одним свойством живого, о которых вы говорили на прошлом уроке, разве что дискретностью – оживают и способны выполнять уникальные функции, свойственные живому.

Соответственно, молекулярный – это и самый простой, начальный уровень организации живого. Так как меньше молекул только отдельные атомы химических элементов. А вот уж если рассматривать взаимодействие атомов между собой, то здесь мы не найдём кардинальных отличий – происходит это в живой природе или неживой. Изучение строения и взаимодействия атомов химических веществ – область химиков и физиков. Поэтому начальным и фундаментальным уровнем организации живого вещества является молекулярный. И изучается биологами.

Приведём конкретные примеры.
Для этого, кстати, нам понадобятся знания из химии. По этому уровню без них не ступить ни шагу. Вообще, запомните. Химик может позволить себе некоторые пробелы в знании биологии. Потому что знать химию без знания биологии – возможно. А вот человеку, который слабо разбирается в химии, но собирается стать биологом – дорога туда заказана. Вот почему на нас, биологах, лежит двойная нагрузка.

Итак, исключительная роль в функционировании живых организмов принадлежит молекулам органических веществ. Как вы знаете, это белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Также вы знаете, что в состав живых организмов входит более 100 химических элементов, а основная роль принадлежит углероду. Почему? А потому, что атомы углерода способны соединяться друг с другом в цепочки. Давая при этом огромнейшее разнообразие органических веществ, которых насчитывается десятки миллионов. По сравнению с несколькими сотнями тысяч неорганических. Вы знаете, что органическую химию ещё так и называют – химия углерода.

А сложные органические вещества, образующие цепочки, в свою очередь – полимерами (от греческого πολύ— — «много» и μέρος — «часть»). То есть, это вещества, состоящие из повторяющихся фрагментов – остатков других веществ – мономеров. Из того же греческого μόνος — «один».

В 8 классе вы достаточно подробно останавливались на строении таких веществ при изучении собственных процессов пищеварения. Помните? Откусили кусок булки, а в слюне её уже поджидает фермент амилаза. Которая расщепляет длинные молекулы крахмала до мальтозы, состоящей уже всего из двух молекул. С появлением во рту мальтозы на неё набрасывается фермент мальтаза и режет молекулу сахара напополам всего до одной молекулы сладенькой глюкозы.

Таким образом молекула крахмала, состоящая из повторяющихся молекул глюкозы – это полимер, а сама глюкоза, которая представляет собой одну молекулу – мономер.

Полимер крахмал состоит из мономеров – молекул глюкозы.

Количество мономеров в полимере может быть разным. От нескольких десятков тысяч в том же крахмале до сотен миллионов в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты.

Имея сложное строение, полимеры проявляют и самые разнообразные свойства. Которые напрямую зависят от количества звеньев, входящих в их состав. А количество мономеров может изменяться в очень широких пределах, как мы выяснили. Но и это не всё. Каждая молекула уникальна благодаря разному чередованию этих звеньев и их взаимному расположению. В результате мы получаем немыслимое разнообразие биомолекул и теперь можем не удивляться многообразию жизненных форм на Земле. Но! В то же время все биологические молекулы построены по единому принципу. И это одно из доказательств единства живой природы.

Изучая важнейшие биологические соединения, исследователи узнают, как происходят рост и развитие организмов, хранение и передача наследственной информации, превращение энергии и многое другое.

Поднимаемся вверх. Следом за молекулярным выделяют клеточный уровень. Мы с вами заостряли внимание на том, что на молекулярном уровне живые организмы не обладают свойствами живого. А вот клеточный – это первый уровень организации живого, который обладает всеми свойствами живого. Здесь изучается строение и взаимодействие клеточных органоидов на уровне одной клетки. Что конкретно? Например, любая клеточная мембрана – именно она и является основой жизни – трёхслойная, состоящая из двух слоёв липидов и слоя белков. Клеточная мембрана обладает уникальными, и, казалось бы, несовместимыми свойствами. Она должна отграничивать содержимое клетки от окружающей среды, то есть никого внутрь не пропускать, а с другой стороны – обеспечивать обмен веществ – обязательное условие жизни. Наверное, её работу можно сравнить с работой таможни. Только называется она – избирательная проницаемость. Кроме которой плазмалемма выполняет ещё почти десяток функций.

Итак, на клеточном уровне живое обладает всеми свойствами живого: клетка дышит, размножается, реагирует на изменения окружающей среды и так далее.
Изучая механизм деления клеток, их специализацию в процессе развития, учёные решают ряд очень важных практических задач. В первую очередь, для медицины. Попробуйте сами привести примеры.

Следующий уровень, который мы рассмотрим, частично пересекается с клеточным. Дело в том, что организмов, тело которых представлено всего одной клеткой, можно отнести к двум уровням. Клеточному – так как это одна клетка. И организменному – так как это полноценный организм.

Как работают два миллиона нефронов в наших почках и почему в сутки у человека образуется до 150 литров первичной мочи, как выживает лягушка после полного замерзания водоёма, а бурокрылая ржанка пролетает без посадки 3000 километров…

Захватывающие примеры функционирования живых организмов можно продолжать практически бесконечно. Согласованная работа органов и систем органов, адаптации и поведение в различных экологических условиях – всё это изучается здесь. На организменном уровне.

Следующие уровни немного сложнее для понимания, потому что, скажем так, их невозможно потрогать. А можно только представить и убедить себя в том, что они есть. Кроме того, если на предыдущих уровнях жизнь закономерно и всегда заканчивается смертью, то на последующих при оптимальных условиях среды живое способно существовать неограниченно долго.
Первым таким уровнем, который следует за организменным, является популяционно-видовой. Где изучается взаимодействие особей между собой в отдельно взятой популяции или виде в целом. То есть предмет изучения – совокупность особей.
Что конкретно? Например, численность зайцев на определённой территории, их возрастная структура, то есть количество особей разного возраста в популяции, половая структура и так далее. Без таких данных, кроме всего прочего, человек не сможет составить достоверный прогноз развития данной части природного сообщества. А это бывает просто необходимо для успешного развития сельского хозяйства, решения проблемы сохранения исчезающих видов.

Более крупным уровнем является экосистемный. Здесь рассматриваются уже не отдельно взятые зайцы леса, а все живые организмы, населяющие участок земной поверхности в их взаимодействии со средой обитания. Например, можно рассчитать, сколько данная дубрава выделяет кислорода за лето. Или за год и так далее.

На этом уровне изучаются взаимоотношения организмов и среды, условия, определяющие продуктивность экосистем, их устойчивость, а также влияние на них деятельности человека.

Ну и наивысшим уровнем организации живого является биосферный. Он состоит из множества экосистем, о которых мы только что говорили. Точнее, не из множества экосистем. А из всех.

Изучая природу на этом уровне, мы можем узнать, например, концентрацию углекислого газа во всей атмосфере Земли, рассчитать, сколько его потребляют живые организмы, и предсказать, угрожает ли человечеству глобальное потепление, таяние ледников, повышение уровня воды в Мировом океане и всемирный потоп.
Выясняя механизмы протекания глобальных биогеохимических циклов, а к ним относятся круговороты веществ и потоки энергии, учёные-биологи ни много ни мало продлевают жизнь человеческой цивилизации.

Источник

Уровни организации живого

Жизнь является многоуровневой системой (от греч. система — объединение, совокупность). Выделяют такие основные уровни организации живого: молекулярный, клеточный, органно-тканевой, организменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный. Все уровни тесно связаны между собой и возникают один из другого, что свидетельствует о целостности живой природы.

Молекулярный

Это единство химического состава (биополимеры: белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты), химических реакций. С этого уровня начинаются процессы жизнедеятельности организма: энергетический, пластический и прочие обмены, изменение и реализация генетической информации.

Клеточный

Клетка является элементарной структурной единицей живого. Это единица развития всех живых организмов, живущих на Земле. В каждой клетке происходят процессы обмена веществ, преобразования энергии, обеспечивается сохранение, преобразование и передача генетической информации.

Каждая клетка состоит из клеточных структур, органелл, которые выполняют определенные функции, поэтому возможно выделить субклеточный уровень.

Органно-тканевой

Эпителиальные ткани, соединительные ткани, мышечные ткани и нервные клетки

Клетки многоклеточных организмов, которые выполняют подобные функции, имеют одинаковое строение, происхождение, объединяются в ткани. Различают несколько типов тканей, которые имеют отличия в строении и выполняют разные функции (тканевой уровень).

Ткани в разном соединении образуют разные органы, которые имеют определенное строение и выполняют определенные функции (органный уровень).

Органы объединяются в системы органов (системный уровень).

Организменный

Ткани объединяются в органы, системы органов и функционируют как единое целое — организм. Элементарной единицей этого уровня является особь, которая рассматривается в развитии от момента зарождения до конца существования как единая живая система.

Популяционно-видовой

Совокупность организмов (особей) одного вида, имеющего общее место обитания, образует популяции. Популяция является элементарной единицей вида и эволюции, так как в ней происходят элементарные эволюционные процессы, этот и следующие уровни — надорганизменные.

Экосистемный

Совокупность организмов разных видов и уровней организации образует этот уровень. Здесь можно выделить биоценотический и биогеоценотический уровни.

Популяции разных видов взаимодействуют между собой, образуют многовидовые группировки (биоценотический уровень).

Взаимодействие биоценозов с климатическими и другими небиологическими факторами (рельефом, почвой, соленостью и т. п.) приводит к образованию биогеоценозов (биогеоценотический). В биогеоценозах происходит поток энергии между популяциями разных видов и круговорот веществ между его неживой и живой частями.

Биосферный

1 – молекулярный; 2 – клеточный; 3 – организменный; 4 – популяционно-видовой; 5 – биогеоценотический; 6 – биосферный

Представлен частью оболочек Земли, где существует жизнь, — биосферой. Биосфера состоит из совокупности биогеоценозов, функционирует как единая целостная система.

Не всегда можно выделить весь перечисленный набор уровней. Например, у одноклеточных клеточный и организменный уровни совпадают, а органно-тканевой уровень отсутствует. Иногда можно выделить дополнительные уровни, например, субклеточный, тканевой, органный, системный.

Источник

Уровни организации живой материи: таблица

Уровни организации живой материи

Уровень организации живой материи – это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей иерар­хии живого.

Выделяют следующие уровни организации живой материи:

1.Молекулярный (молекулярно-генетический). На этом уровне живая материя организуется в сложные высокомолекулярные органические соединения, такие, как белки, нуклеиновые кис­лоты и др.

2.Субклеточный (надмолекулярный). На этом уровне живая материя организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные струк­туры.

3.Клеточный. На этом уровне живая материя представлена клетками.

Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого.

4.Органно-тканевой. На этом уровне живая материя организуется в ткани и органы. Ткань – совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган – часть многоклеточного организ­ма, выполняющая определенную функцию или функции.

5.Организменный (онтогенетический). На этом уровне живая материя представлена организмами.

Организм (особь, индивид) – неделимая единица жизни, ее реальный носитель, характеризующийся всеми ее признаками.

6.Популяционно-видовой. На этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция – совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида.

Вид – совокупность особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определенную область (ареал).

7.Биоценотический.

На этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз – совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории.

8.Биогеоценотический. На этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз – совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).

9.Биосферный. На этом уровне живая материя формирует биосферу.

Биосфера – оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.

Предсказать свойства каждого следующего уровня на основе свойств предыдущих уровней невозможно так же, как нельзя предсказать свойства воды, исходя из свойств кислорода и водорода. Такое явление носит название эмерджментность, то есть наличие у системы особых, качественно новых свойств, не присущих сумме свойств ее отдельных элементов. С другой стороны, знание особенностей отдельных составляющих системы значительно облегчает ее изучение.

Свойства живых систем

М. В. Волькенштейном предложено следующее определение жизни: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Однако до сих пор общепризнанного определения понятия «жизнь» не существует.

Но можно выделитьпризнаки (свойства) живой материи, отличающие ее от неживой.

1.Определенный химический состав. Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и объекты неживой природы, однако соотношение этих элементов различно. Макроэлементами живых существ являются углерод С, кислород О, азот N и водород Н (в сумме около 98% состава живых организмов), а также кальций Са, калий К, магний Мg, фосфор Р, сера S, натрий Nа, хлор Сl, железо Fе (в сумме около 1–2%).

Химические элементы, которые входят в состав живых организмов и при этом выполняют биологические функции, называютсябиогенными. Даже те из них, которые содержатся в клетках в ничтожно малых количествах (марганец Mn, кобальт Со, цинк Zn, медь Сu, бор В, иод I, фтор F и др.; их суммарное содержание в живом веществе составляет порядка 0,1 %), ничем не могут быть заменены и совершенно необходимы для жизни.

Химические элементы входят в состав клеток в виде ионов и молекул неорганических и органических веществ. Важнейшие неорганические вещества в клетке – вода (75–85 % от сырой массы живых организмов) и минеральные соли (1–1,5 %), важнейшие органические вещества – углеводы (0,2–2,0 %), липиды (1–5 %), белки (10–15 %) и нуклеиновые кислоты (1–2 %).

2.Клеточное строение. Все живые организмы, кроме вирусов, имеют клеточное строение.

3.Обмен веществ (метаболизм) и энергозависимость. Живые организмы являются открытыми системами, они зависят от поступ­ления в них из внешней среды веществ и энергии.

Живые существа способны использовать два вида энергии – световую и химическую, и поэтому признаку делятся на две группы: фототрофы (организмы, использующие для биосинтеза световую энергию – расте­ния, цианобактерии) и хемотрофы (организмы, использующие для биосинтеза энергию химических реакций окисления неорганических соединений – нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии и др.).

Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма – обмена веществ.

Выделяют две составные части метаболизма – катаболизм и анаболизм.

Катаболизм (энергетический обмен, диссимиляция) – совокупность реакций, приводящих к образованию простых веществ из более сложных (гидролиз полимеров до мономеров и расщепление последних до низкомолекулярных соединений углекислого газа, воды, аммиака и др. веществ). Катаболические реакции идут обычно с высвобождением энергии.

Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме высокоэнергетических соединений, как правило, в форме – аденозинтрифосфата (АТФ). Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования, т.е. присоединения неорганического фосфата к АДФ. Катаболизм делится на несколько этапов:

1) подготовительный этап (расщепление сложных углеводов до простых – глюкозы, жиров до жирных кислот и глицерина, белков до аминокислот);

2) бескислородный этап дыхания – гликолиз, в результате глюкоза расщепляется до ПВК (пировиноградной кислоты); в итоге образуется 2АТФ (из 1 моль глюкозы).

У анаэробов или у аэробов при его недостатке кислорода протекает брожение.

3) кислородный этап – дыхание – полное окисление ПВК осуществляется в митохондриях эукариот в присутствии кислорода и включает две стадии: цепь последовательных реакций – цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот) и цикл переноса электронов; в итоге образуется 36АТФ (из 1 моль глюкозы).

Анаболизм (пластический обмен, ассимиляция) – понятие, противоположное катаболизму: совокупность реакций синте­за сложных веществ из более простых (образование углеводов из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза, реакции матричного синтеза).

Для протекания анаболических реакций требуются затраты энергии. Наиболее важным метаболическим процессом пластического обмена является фотосинтез (фотоавтотрофия) – синтез органических со­единений из неорганических за счет энергии света.

Процессы пластического и энергетического обмена неразрывно связаны между собой.

Все синтетические (анаболические) процессы нуждаются в энергии, поставляемой в ходе реакций диссимиляции. Сами же реакции расщепления (катаболизма) протекают лишь при участии ферментов, синтезируемых в процессе ассимиляции.

4.Саморегуляция (гомеостаз). Живые организмы обладают способностью поддерживать гомеостаз – постоянство своего химического состава и интенсивность обменных процессов.

5.Раздражимость. Живые организмы проявляют раздражимость, то есть способность отвечать на определенные внешние воздействия специфическими реакциями.

Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществлявляется с участием нервной системы – рефлекс. Реакция на раздражение у простейших животных называется – таксис, выражающийся в изменении характера и направления движения. По отношению к раздражителю выделяют фототаксис – движение под воздействием источника света, хемотаксис – перемещение организма в зависимости от концентрации химических веществ и др.

Основные уровни организации живой природы

Выделяют положительный или отрицательный таксис в зависимости от того, действует раздражитель на организм позитивно или негативно.

Реакция на раздражение у растений – тропиз,выражающийся в определенный характер роста. Так, гелиотропизм (от греч. «Гелиос» – Солнце) означает рост наземных частей растений (стебля, листьев) по направлению к Солнцу, а геотропизм (от греч.

«Гея» – Земля) – рост подземных частей (корней) по направлению к центру Земли.

6.Наследственность. Живые организмы способны переда­вать неизменными признаки и свойства из поколения в поколение с помощью носителей информации – молекул ДНК и РНК.

7.Изменчивость. Живые организмы способны приобретать новые признаки и свойства.

Изменчивость создает разнообразный исходный материал для естественного отбора, т.е. отбора наиболее приспособленных особей к конкретным условиям существования в природных условиях, что в свою очередь приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

8.Самовоспроизведение (размножение). Живые организмы способны размножаться – воспроизводить себе подоб­ных.

Благодаря размножению осуществляются смена и преемственность поколений. Принято различать два основных типа размножения:

— Бесполое размножение (участвует одна особь) наиболее широко распространено среди прокариот, грибов и растений, но встречаются и у различных видов животных.

Основные формы бесполого размножения: деление, спорообразование, почкование, фрагментация, вегетативное размножение и клонирование (клон – генетическая копия одной особи).

— Половое размножение (обычно осуществляется двумя особями) характерно для подавляющего большинства живых организмов и имеет огромное биол.

значение. Вся совокупность явлений, связанных с половым размножением, складывается из 4 основных процессов: образование половых клеток – гамет (гаметогенез); оплодотворение (сингамия – слияние гамет и их ядер) и образование зиготы; эмбиогенез (дробление зиготы и формирование зародыша); дальнейший рост и развитие организма в послезародышевый (постэмбриональный) период.

Биологическое значение полового размножения заключается не только в самовоспроизведении особей, но и в обеспечении биологического разнообразия видов, их адаптивных возможностей и эволюционных перспектив. Это позволяет считать половое размножение биологически, более прогрессивным, чем бесполое. Половое размножение осуществляется с помощью специализированных половых клеток – гамет, имеющих вдвое меньшим числом хромосом, чем соматические клетки.

Женские гаметы называют яйцеклетками, мужские – сперматозоидами. Для некоторых групп организмов характерны так называемые нерегулярные типы полового размножения: партеногенез (развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки – пчелы, муравьи, термиты, тля, дафнии), апомиксис (развитие зародыша из клеток зародышевого мешка или неоплодотворенной яйцеклетки у цветковых растений) и др.

9.Индивидуальное развитие (онтогенез). Каждой особи свойственен онтогенез – индивидуальное развитие организма от зарождения до конца жизни (смерти или нового деления).

Развитие сопровождается ростом.

10.Эволюционное развитие (филогенез). Живой материи в целом свойственен филогенез – историческое развитие жизни на Земле с момента ее появления до настоящего времени.

11.Адаптации. Живые организмы способны адаптироваться, то есть приспосабливаться к условиям окружающей среды.

12.Ритмичность. Живые организмы проявляют ритмичность жизнедеятельности (суточную, сезонную и др.).

13.Целостность и дискретность. С одной стороны, вся живая материя целостна, определенным образом организована и подчиняется общим законам; с другой стороны, любая биологическая система состоит из обособленных, хотя и взаимосвязанных элементов.

Любой организм или иная биологическая система (вид, биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, т.е. обособленных или отграниченных в пространстве, но, тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство.

14.Иерархичность. Начиная от биополимеров (белков и нук­леиновых кислот) и заканчивая биосферой в целом, все живое находится в определенной соподчиненности.

Функциони­рование биологических систем на менее сложном уровне делает возможным существование более сложного уровня.

15.Негэнтропия. Согласно II закону термодинамики все процессы, самопроизвольно протекающие в изолированных системах, развиваются в направлении понижения упорядоченности, т.е. возрастания энтропии. В то же время по мере роста и развития живые организмы, наоборот, усложняются, что, казалось бы, противоречит второму началу.

На самом деле это мнимое противоречие. Дело в том, что живые организмы представляют собой открытые системы. Организмы питаются, поглощая при этом энергию извне, выделяют в окружающую среду тепло и продукты жизнедеятельности, наконец, погибают и разлагаются.

По образному выражению Э. Шредингера, «организм питается отрицательной энтропией». Совершенствуясь и усложняясь, организмы вносят хаос в окружающий их мир.

Кроме перечисленных, иногда выделяют физиологические свойства, присущие живому – рост, развитие, выделение и т.д.

Живая материя на Земле представляет собой сложную систему, структуру которой определяет ряд иерархически связанных уровней — от органических молекул до биосферы, — возникших эволюционным путем.

Первый и самый низший уровень организации живой материи — это молекулярный.

На нем выделяют биополимеры, которые не встречаются (или почти не встречаются) в неживой природе, и для которых характерны определенные химические реакции, а также образование комплексов молекул. На молекулярном уровне жизни осуществляются такие процессы как редупликация ДНК, синтез молекул АТФ, катализ и др. Это элементарные явления этого уровня, а элементарными объектами на нем являются биологические молекулы.

Следующий уровень — клеточный. Элементарной единицей на нем выступает клетка.

Для нее характерно проявление почти всех свойств живого: обмен веществ и поток энергии, гомеостаз, размножение и др. Клетка лежит в основе живой материи на Земле, вне ее жизни нет.

Такие уровни организации живой материи как тканевой и органный часто объединяют в один — тканево-органный. Этот уровень характерен только для многоклеточных организмов. Элементарными единицами здесь являются ткани и органы. Ткань — это группа клеток, сходного строения и функциональности.

Она образуется в процессе онтогенеза многоклеточного организма путем дифференцировки клеток. Орган обычно состоит из нескольких разных тканей, объединенных между собой для выполнения единой функции. Органы, в свою очередь, объединяются в системы органов. Элементарными проявлениями жизни на тканево-органном уровне являются различные процессы жизнедеятельности, обеспечиваемые соответствующими тканями, органами, системами органов.

У одноклеточных организмов (например, инфузорий) есть специальные клеточные органоиды, аналогичные по функциям органам многоклеточных.

Так сократительная вакуоль по-сути представляет собой выделительную систему, пищеварительная вакуоль — пищеварительную и т. п.

Организм, особь или индивидуум — это элементарная единица организменного уровня организации жизни. На этом уровне наиболее ярко проявляются такие свойства живой материи как рост и развитие (онтогенез), размножение, раздражимость. Для одноклеточных форм жизни организменный и клеточный уровни совпадают. Многоклеточный организм представляет собой комплекс систем органов, каждая из которых выполняет свои функции, но во взаимосвязи с другими системами.

Уровни организации живой материи. Методы биологии

Организмы одного вида живут в природе не изолированно друг от друга. Обычно они объединены в популяции — совокупности особей одного вида, населяющих одно местообитание. Вид обычно состоит из множества популяций. Таким образом выделяют популяционно-видовой уровень организации живой материи. Именно в популяциях происходит половое размножение, накопление генетического разнообразия и элементарные эволюционные процессы, приводящие в конечном итоге к видообразованию.

Т. е. эволюция жизни на Земле возможна только на надорганизменном уровне.

На биогеоценотическом (экосистемном) уровне происходит объединение популяций разных видов, но обитающих на одной территории. Эти популяции взаимосвязаны пищевыми цепями, потоком энергии, созданием друг для друга условий обитания.

Биогеоценоз — элементарная единица этого уровня, для которого характерны такие явления как поток энергии и круговорот веществ.

Все биоценозы Земли составляют последний наивысший уровень организации жизни — биосферный. Элементарная единица — биосфера (причем только одна единственная). На этом уровне происходят глобальные круговороты веществ и превращения энергии, объединяющие все экосистемы в единое целое.

Уровни организации живой материи

В настоящее время выделяют несколько уровней организации живой материи.

Любая живая система проявляется на уровне функционирования биополимеров, построенных из мономеров. С этого уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.

Существует три типа биологических полимеров:

Не менее важными для организма органическими соединениями являются также липиды.

Клетка является структурной и функциональ­ной единицей живых организмов, она представляет собой саморегулирующуюся, самовоспроизводящуюся живую систему.

Свободноживущих неклеточных форм жизни на Земле не существует.

Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток и межклеточного вещества, объединенных выполнением общей функции.

Органы — это структурно-функциональные объединения нескольких типов тканей. Например, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций, среди которых наиболее значительная — защитная, т.е. функция отграничения внутренней среды организма от окружающей среды.

Многоклеточный организм представляет собой целостную систему органов, специализированных для выполнения различных функций.

Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания, создает популяцию как систему надорганизменного порядка.

В этой системе осуществляются простейшие, эволюционные преобразо­вания.

Биогеоценоз — совокупность организ­мов разных видов и факторов среды их обитания, объединенных обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.

Биосфера — система высшего порядка, охва­тывающая все явления жизни на нашей планете. На этом уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии, связанные с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.

Клетка представляет собой обособленную, наименьшую по размерам структуру, которой присуща вся совокупность свойств жизни и которая может в подходящих условиях окружающей среды поддерживать эти свойства в самой себе, а также передавать их в ряду поколений.

Клетка составляет основу строения, жизнедеятельности и развития всех живых форм — одноклеточных, многоклеточных и даже неклеточных.

В природе ей принадлежит роль элементарной структурной, функциональной и генетической единицы.

Благодаря заложенным в ней механизмам клетка обеспечивает обмен веществ, использование биологической информации, размножение, свойства наследственности и изменчивости, обусловливая тем самым присущие органическому миру качества единства и разнообразия.

В организации живого все указанные свойства проявляются на всех уровнях. Но каждый из них имеет и свои особенности. Проявления жизни чрезвычайно разнообразны.

Структурные уровни организации живой материи отражают критерий масштабности мира живой природы. Вслед за известным генетиком И..В.Тимофеевым-Ресовским выделим четыре уровня организации живой материи: молекулярно-генетический, онтогенетический, популяционно-видовой и биогеоценозный.

При этом критериями должны быть элементарные структуры и явления, которые прояв­ляются на данном уровне. Деление живой материи на уровни весьма условно, но отражает системный подход в изучении природы. Уровни организации жизни.

Для живой природы характерны разные уровни организации ее структур, между которыми существует сложное соподчинение.

Жизнь на каждом уровне изучают соответствующие разделы биологии: молекулярная биология, цитология, генетика, анатомия, физиология, эволюционное учение, экология.

Уровни организации жизни

Шесть основных структурных уровней жизни:

Общая биология изучает законы, характерные для всех уров­ней организации жизни.

1. Самый нижний, наиболее древний уровень жизни — это уровень молекулярных структур. Здесь проходит граница между живым и неживым.

Выше находится клеточный уровень жизни. И клетка, и заключенные в ней молекулярные структуры в глав­ных чертах строения у всех организмов сходны.

Было показано, что живое вещество обладает способностью к саморегуляции, поддерживающей жизнедеятель­ность и препятствующей неуправляемому распаду структур и веществ и рассеянию энергии, тогда как мертвое орга­ническое вещество подвержено самопроизвольному распаду.

В то же время организму присущи свойства, отличные от свойств составляющих его частей.

2. Клеточный уровень. Особь, индивид— элементарная неделимая единица жизни на Земле. Элементарными структурами являются клетки. Клетка—структурная и функциональная единица, а также единица размножения и развития всех организмов.

Клеточный, субклеточный подуровни отражают процессы специализации клеток и внутриклеточных внедрений. Процессы в самой клетке происходят в специализиро ванных органоидах. Живая клетка — это сложная высоко-упорядоченная система. Установлено, что в клетке непре­рывно совершается синтез крупных молекул из мелких и простых (анаболические реакции, на которые тратится энергия) и их распад (катаболические реакции).

Сово­купность их в клетке есть процесс метаболизма. Особи, изучаемые на этом уровне, не существуют абсолютно изолированно в природе, они объединены на более высоком уровне организации — на уровне популяции.

3 Онтогенетический уровень — следующий уровень организации жизни, на котором изучается организм как целостная сложная саморегулирующая система, способная самостоятельно существовать.

Внутри него выделяют организменный и органно-тканевый подуровни, отражающие признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живой материи.

Онтогенез — процесс реализации наследственной информации, закодированной в зародышевой клетке. Проверяется согласованность ее с работой управляющих систем особи в пространстве ивремени жизни на Земле. Термин онтогенез ввел Э.Геккель (1866 г.) для рассмотрения структурной и функциональной организации отдельных организмов.

4. Популяционно-видовой — следующий уровень организации жизни на Земле — образуется, когда относящиеся к одному виду особи сходны по структуре, имеют одинаковый кариотип (греч.

karyon «орех, ядро ореха»; здесь — ядро клетки) и единое происхождение, способны к скре­щиванию и дают плодовитое потомство. Популяция — совокупность особей одного вида, занимающих одну терри­торию и обменивающихся генетическим материалом.

Популяция — часть вида, т.е. все составляющие ее особи принадлежат к одному виду. Она более однородна по составу, поскольку между ее особями происходит непрерывный обмен генами.

Популяция—элементарная единица в современной теории эволюции. Элементарное явление — мутация. На популяцию могут оказывать давление и вызывать ее изменение — мутационный процесс, популяционные волны, изоляция и естественный отбор.

При нарушении изоляции между различными популяциями происходит скрещивание или обмен генами. Этот уровень важен при определении численности популяций и эволюции живого.

Вид — генетически замкнутая система. Поскольку между видами не может быть скрещивания, то возникшая мутация не выйдет за пределы вида. Организмы, обитающие на изолированных островах, образуют подвид, иногда подвид образуют группы популяций.

Число видов на Земле пытались подсчитать многие.

Генетик Т. Добржанский насчитал (1953 г.) 1 млн. видов животных и 265,5 тыс. видов растений, таким образом, животный мир более разнообразен (по современным оценкам, видов животных — от 1,5 до 2 млн, видов расте­ний — около 500 тыс.). Но среди животных 75% приходится на долю членистоногих, но не все виды еще открыты. Позвоночных — менее 4%, из них 1/2 — виды рыб, а млекопитающих — еще на порядок меньше.

Из 3500 видов млекопитающих 2500 — грызуны. В растительном мире около 150 тыс. видов покрытосеменных (цветковых) растений, развившихся из голосеменных (семенных папо­ротников или близких к ним растений).- 5. Биогеоценозный уровень — следующий уровень структуры живой материи.

Популяции разных видов, населяющие участок земной поверхности или водоем с определенными природно-климатическими условиями (среда обитания, или геоценоз), и связанное с ними сооб­щество растений, животных и микроорганизмов образуют неразделимый взаимообусловленный (с динамичными обратными связями) комплекс — биоценоз. Это понятие ввел В.Н.Сукачев (1940 г.). Рациональное использование природы невозможно без знания структуры и функцио­нирования биогеоценозов. Биогеоценоз автономен и саморегулируем и поэтому является элементарной единицей этого уровня и служит средой для входящих в него популяций.

Биомы — крупнейшие наземные сообщества, тесно связанные с определенными природными зонами и поясами.

Растения и животные существуют в тесной зависимости от окружающей неживой природы и от других организмов, испытывают на себе их воздействие и приспосабливаются к ним. В процессе исторического развития и естественного отбора на Земле под влиянием конкретных природных факторов сложились различные группы организмов — сообщества, взаимодействующие со своей средой обитания. Вместе с конкретными участками поверхности, занима­емыми биоценозами, и прилегающей атмосферой они называются экосистемой.

По определению А.Тенсли, экосистема — взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов, связанных между собой обменом веществом и энергией. Изучением взаимоотношений совместно живущих организмов и их зависимости от внешней среды занимается отрасль биологии — экология. Этот термин предложил в 1866 г. немецкий биолог-эволюционист Э.Геккель, сторонник и пропагандист учения Дарвина.

Совокупность биогеоценозов составляет земную био­сферу, они связаны круговоротом вещества и энергии.

В этом круговороте жизнь выступает ведущим фактором (В.И.Вернадский, В.Н.Сукачев). И биогеоценоз — открытая система, имеющая энергетические «входы» и «выходы», которые связывают соседние биогеоценозы.

Источник