Понятие и сущность живого

Содержание

1.ПОНЯТИЕ И СУЩНОСТЬ ЖИВОГО

1.1ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЖИВОГО

2.Уровни организации живого

2.1 МОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ

2.2 КЛЕТОЧНЫЙ И СУБКЛЕТОЧНЫЙ УРОВНИ

2.3 ОРГАНИЗМЕННЫЙ И ОРГАННО-ТКАНЕВЫЙ УРОВНИ

2.4 ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ, УРОВЕНЬ БИОГЕОЦИНОЗОВ И БИОСФЕРНЫЙ УРОВЕНЬ

Литература

1.ПОНЯТИЕ И СУЩНОСТЬ ЖИВОГО

Интуитивно мы все понимаем, что есть живое, и что мертвое. Однако при попытке определить сущность живого возникают трудности. Например, один из авторов предложил следующее определение: живой организм - это тело, слагаемое из живых объектов; неживое тело - слагаемое из неживых объектов.

Но кроме подобных, по сути, бессодержательных определений имеются и другие. Широко известно, например, определение, данное Ф. Энгельсом, что жизнь - это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой Концепции современного естествознания: Учебник для вузов / Под ред. В.Н. Лавриненко. - М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2001.С. 180..

Современное определение живого выглядит следующим образом: «живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизвоизводящиеся системы, построенные из биополимеров - белков и нуклеиновых кислот».

Т.о. сущность живого есть форма существования сложных открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению. Функционально важнейшими веществами этих систем являются белки (высокомолекулярные органические вещества, состоящие из аминокислот) и нуклеиновые кислоты, обеспечивающие биосинтез белка (основу жизнедеятельности) и передачу наследственных признаков.

1.1ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЖИВОГО

Современная биология при описании живого идет по пути перечисления основных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность данных свойств может дать представление о специфике жизни.

К числу свойств живого обычно относят следующие.

Живые организмы характеризуются сложной, упорядоченной структурой. Уровень их организации значительно выше, чем в неживых системах.

Живые организмы получают энергию из окружающей среды, используя ее на поддержание своей высокой упорядоченности. Большая часть организмов прямо или косвенно используют солнечную энергию.

Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если толкнуть камень, то он пассивно сдвигается с места. Если толкнуть животное, оно отреагирует активно: убежит, нападет или изменит форму. Способность реагировать на внешние раздражения - универсальное свойство всех живых существ, как растений, так и животных.

Живые организмы не только изменяются, но и усложняются. Так, у растения или животного появляются новые ветви или новые органы, отличающиеся по своему химическому составу от породивших их структур.

Все живое размножается. Эта способность к самовоспроизведению, пожалуй, самая поразительная способность живых организмов. Причем потомство и похоже, и в то же время чем-то отличается от родителей. В этом проявляется действие механизмов наследственности и изменчивости, определяющих эволюцию всех видов живой природы.

Сходство потомства с родителями обусловлено еще одной замечательной особенностью живых организмов, - передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения. Эта информация содержится в генах - единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах. Генетический материал определяет направление развития организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако эта информация в процессе передачи несколько видоизменяется, искажается. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.

Живые организмы хорошо приспособлены к среде обитания и соответствуют своему образу жизни. Строение крота, рыбы, лягушки, дождевого червя полностью соответствует условиям, в которых они живут.

Обобщая и несколько упрощая сказанное о специфике живого, можно отметить, что все живые организмы питаются, дышат, растут, размножаются и распространяются в природе, а неживые тела не питаются, не дышат, не растут и не размножаются.

2. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО

Все объекты живой и неживой природы представляют собой системы, для которых характерно иерархическое соподчинение входящих в них элементов, то есть структурных уровней организации, начиная от элементарных частиц до организмов и сообществ из них. Впервые понятие “структурные уровни” ввели в 1920 г. философы из США Г.Браун и Р.Селларс. Согласно их представлениям, уровни различаются не только по классам сложности, но и по закономерностям функционирования. Идея иерархической соподчиненности уровней вхождения каждого последующего в предыдущий, с образованием единого целого, в котором низкий уровень «виден» в самом высшем, позволила слить понятие уровней организации с понятиями органической целостности и системы. В 1940-е годы А.Новиков дал трактовку концепции интегральных уровней как «общего описания эволюции материи, проходящей последовательные и все более высокие порядки сложности интеграции». Отсюда каждый новый уровень возникает посредством наложения на предыдущий, являясь объединяющим и организующим процессом единой системы. Он же ввел идею структурных уровней и в биологию как органической целостности познания единства и многообразия живой природы. Эта идея не исключает свободу как на организменном, так и на доорганизменном уровнях биосистем.

Изучение каждого уровня организации живой природы должно иметь биологический смысл, то есть должно быть направлено на изучение феномена жизни, а не просто структуры ее физико-химической организации.

На основе разных критериев могут быть выделены различные уровни, или подсистемы, живого мира. Наиболее распространенным является выделение на основе критерия масштабности следующих уровней организации живого.

биосферный;

уровень биогеоценовозов;

популяционно-видовой;

организменный и органно-тканевый;

клеточный и субклеточный;

молекулярный.

Разделение живой материи на уровне является, конечно, весьма условным. Решение конкретных биологических проблем, таких, как регуляция численности вида, опирается на данные о всех уровнях живого. Но все биологи согласны в том, что в мире живого существуют ступенчатые уровни, своего рода иерархии. Представление о них наглядно отражает системный подход в изучении природы, который помогает глубже понять ее.

2.1 МОЛЕКУЛЯРНЫЙ УРОВЕНЬ

Анализ структурных уровней живого следует начать с самого низшего уровня - молекулярного. Важным этапом в эволюции нашей планеты стал абиогенный синтез органических молекул, которые вступая во взаимодействие друг с другом, образовывали более сложные соединения. В течении миллионов лет возникали и разрушались бесчисленные варианты новых соединений.

На определенном этапе развития Земли от сложившихся на ней условий окружающей среды зависело дальнейшее развитие и формирование структур, ставших впоследствии живыми. В этих структурах среда стимулировала, вызывала к деятельности, заложенные в ней физические и химические свойства, которые в соответствии с постоянно меняющимися условиями, изменялись и создавали более сложные структуры, а они в свою очередь, изменяли и окружающую среду.

На самых ранних этапах развития процессы регуляции осуществлялись только за счет физических и химических свойств органических молекул. По мере усложнения жизни возникали специализированные структуры - регуляторы биохимических реакций. К ним относятся, прежде всего, белки - катализаторы, которые обеспечивают ускорение химических реакций в десятки и сотни миллионов раз. Возникновение таких возможностей сыграло исключительную роль в ускорении эволюционного процесса.

Позднее появились структуры типа современных молекул ДНК и РНК, которые обладали возможностью матричного синтеза. Считается, что на этом этапе развития материи возникшие структуры стали живыми, так как обладали способностью к самообновлению. Эта способность связана с тем, что нуклеиновые кислоты ДНК и РНК содержат генетическую информацию, которая передается к месту синтеза белка. На их структурах запрограммирована белковая структура, от которой зависят свойства живых организмов различных уровней организации.

2.2 КЛЕТОЧНЫЙ И СУБКЛЕТОЧНЫЙ УРОВНИ

Следующим структурным уровнем живого является клеточный. Он как и субклеточный уровень отражает процессы специализации клеток, а также различные внутриклеточные включения.

Живая клетка является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе носителем генетической информации - важнейшей основы эволюционного развития живого мира.

Эволюция, создавая клетку, не «искала» новые способы регуляции внутриклеточных процессов. Все, что было создано до нового уровня жизни, и если оно обеспечивало жизнедеятельность структуре и способствовало ее дальнейшему прогрессу, то все это включалось в новые уровни жизни. поэтому, наряду с новыми и более совершенными структурами, регулирующими клеточные процессы, мы находим и те, которые имели место в доклеточных формах жизни. Только в клеточных структурах активность и масштабность их деятельности несколько возрастает. Например, клеточные биокатализаторы, их чаще называют белками-ферментами, обладают исключительной активностью, и все многообразие химических реакций в клетке не проходит без их участия.

Клетки весьма разнообразны. Они могут существовать как одноклеточные организмы (амебы), а также в составе многоклеточных. У клеток разный срок существования. Так, некоторые клетки пищевода отмирают у человека через несколько дней после появления, а срок жизни нервных Клеток может совпадать с продолжительностью жизни человека.

Размеры клеток колеблются от одной тысячной сантиметра до 10 см, что правда, встречается очень редко. Клетки образуют ткани (нервная, мышечная и т.д.), а несколько типов тканей - органы (сердце, легкие и пр.). Группы органов, связанные с решением каких-то общих задач, называют системами организма.

В состав клетки входит около 60 химических элементов, образующих органические и минеральные соединения. Молекулы этих веществ постоянно вступают в химические реакции, и каждая из них катализируется своим основным ферментом. Поэтому клетка в буквальном смысле набита ферментами. Обмен веществ, обеспечиваемый клетками, - важнейшее свойство всего живого. Это свойство в биологической литературе называют метаболизмом клеток.

Метаболизм в свою очередь служит основой для другого важнейшего свойства клетки - сохранения стабильности, устойчивости условий внутренней среды клетки. Это свойство клеток, присущее всей живой системе, называют гомеостазом. Гомеостаз, т.е. постоянство состава клетки, поддерживается обменом веществ, или метаболизмом.

Обмен веществ - сложный, многоступенчатый процесс, включающий доставку в клетку исходных продуктов, получение из них энергии и белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и «вредных отходов производства».

2.3 ОРГАНИЗМЕННЫЙ И ОРГАННО-ТКАНЕВЫЙ УРОВНИ

Следующий уровень жизни и регуляции жизненных процессов следует рассматривать на уровне целостного организма. Организменный и органно-тканевый уровни отражают признаки отдельных особей, их строение, физиологию, поведение, а также строение и функции органов и тканей живых существ.

На этом, более высоком уровне жизни, наряду с клеточными структурами необходимы еще и такие, которые способны связать воедино многоструктурный уровень жизни и обеспечить ему обменные процессы с окружающей средой, обеспечивающие постоянное самообновление составляющих структур.

Под общим понятием обмена веществ подразумевается цепь сложнейших превращений химических соединений и энергии в организме. Все химические превращения осуществляются в процессе химических реакций, которые можно, по их направленности объединить в две группы.

Первая группа реакций направлена на синтез, то есть образование в клетках организма только ему свойственных веществ из других соединений, которые он получает в процессе питания из внешней среды. эта группа реакций получила название реакции ассимиляции.

Расщепление поступающих в организм веществ происходит в результате второй группы реакций, реакций диссимиляции. Оба типа реакций противоположны по своей сути и в то же время едины. Противоположны они потому, что реакции ассимиляции созидают, а реакции диссимиляции разрушают. А единство их заключается в том, что если не будет происходит их разрушение, то не будет материала для созидания, то есть для процессов ассимиляции. С прекращением реакций ассимиляции прекращаются и реакции диссимиляции.

С этой целью для их упорядочения необходим четко организованный регулирующий механизм, работающий на уровне целостного организма. Таким механизмом является нервная и гормональная регуляция. Нервная система способна очень быстро информировать организм и его органы об изменениях в окружающей среде. Если доверить работу органа только этой регуляции, то ее мгновенно меняющиеся сигналы заставят ткани и органы мгновенно менять свою функцию. Такая регуляция приведет к аритмии работы органов целостного организма, преждевременному износу и выводу их из строя.

Для предупреждения таких последствий в организме существует противоположная регуляция - гормональная. Она осуществляет свою деятельность с помощью специально вырабатываемых высокоактивных веществ - гормонов. Действие гормонов отличается длительностью и медленной сменой информации. Соответственно, работа органа происходит ритмично и стабильно. И та, и другая регуляции связаны между собой. Они едины, и в то же время противоположны. Единство заключается в общности выполняемой деятельности, а противоположность - в различных параметрах их функций.

Деятельность двух систем регуляции еще зависит и от факторов окружающей среды, которые или активизируют, или затормаживают их регулирующую активность. Изменение активности в клетках тканей и органов влияет на включение и выключение реакций ассимиляции и диссимиляции, а они в свою очередь, оказывают влияние на процессы обмена веществ.

Таким образом, на организменной уровне развития жизни связь со средой осуществляется с помощью двойной регуляции. Двойная и противоположная регуляция в организации жизненных процессов в организме позволяет обеспечить ритмичную работу его органов.

В процессе постоянной функциональной деятельности организм изменяется сам и изменяет среду своего обитания, которая незамедлительно окажет свое влияние на функционально-структурную деятельность организма. Эти взаимные влияния и обеспечивают развитие организма и развитие всей живой природы. Этот процесс идет с постоянным ускорением, и по мере усложнения органического мира темпы его увеличиваются.

2.4 ПОПУЛЯЦИОННО-ВИДОВОЙ, УРОВЕНЬ БИОГЕОЦИНОЗОВ И БИОСФЕРНЫЙ УРОВЕНЬ

Еще одним уровнем организации живого является популяционно- видовой уровень. Он образуется свободно скрещивающимися между собой особями одного и того же вида. Его изучение важно для выявления факторов, влияющих на численность популяций. А затем на этой основе можно будет поддерживать оптимальную численность популяций. Этот уровень также чрезвычайно важен для исследования путей исторического развития живого, его эволюции.

Живые организмы в природе находятся не изолированно, а в тесной взаимосвязи между собой. В процессе такой взаимосвязи они оказывают влияние друг на друга, и соответственно на окружающую среду их обитания. Эти взаимосвязи и взаимовлияния между организмами и средой их обитания - это уже следующий уровень организации живого - уровень биогеоценозов.

Уровень биогеоценозов выражает следующую ступень структуры живого, состоящую из участков Земли с определенным составов живых и неживых компонентов, представляющих единый природный комплекс, экосистему. Рациональное использование природы невозможно без знания структуры и функционирования биогеоценозов, или экосистемы.

Биогеоценоз - система, состоящая из многих видов автотрофных и гетеротрофных организмов, которые распространены в пределах своего ареала не равномерно, а как бы островами, где густонаселенные участки сменяются редконаселенными. Это связано с различными условиями жизни, сложившимися в различных его участках: с микроклиматом, почвенными условиями, наличием других видов.

Совокупность различных типов биогеоценозов, населенных видами живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой образует следующий уровень - биосферу.

Биосфера - геологическая оболочка, населенная многообразными живыми организмами. Под биосферой понимается совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания, в которую входят: вода, нижняя часть атмосферы и верхняя часть земной коры, населенная микроорганизмами.

Современная биосфера охватывает весь земной шар и объединяет все живое на земле. Эта грандиозная, могущественная система всего живого вещества и круговорота химических элементов на планете является открытой системой, так как в нее постоянно вливается поток солнечной энергии.

На уровне биосферы биологической наукой решается такая, в частности проблема, как изменение концентрации углекислого газа в атмосфере. Используя этот подход, ученые выяснили. Что в последнее время концентрация углекислого газа возрастает ежегодно на 0,4%, создавая опасность глобального повышения температуры, возникновения так называемого «парникового эффекта».

Литература

1.Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Курс лекций. - М.: Центр, 2002. - 208 с.

2.Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 2003. - 488 с.

3.Концепции современного естествознания: Учебник для вузов / Под ред. В.Н. Лавриненко. - М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2001. - 303 с.

4.Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Учебник М.: ИКЦ «Маркенинг», 2001. - 832 с.