РЕФЕРАТ ПО БИОЛОГИИ
на тему:
“ Характерные особенности живых организмов. ”
Анохин Вячеслав Сергеевич
группа ВТ-2
Москва — 1998
Всем живым организмам в большей или меньшей степени свойственны определенные размеры и форма, обмен веществ, подвижность, раздражимость, рост, размножение и приспособляемость. Хотя этот перечень кажется вполне четким и определённым, граница между живым и неживым довольно условна, и будем ли называть, например, вирусы живыми или неживыми, зависит от того определения жизни, которое мы примем. Неживые объекты могут обладать одним или несколькими из перечисленных свойств, но никогда не проявляют всю совокупность этих свойств одновременно. Кристаллы в насыщенном растворе могут “расти”, кусочек металлического натрия начинает быстро “бегать” по поверхности воды, а капля масла, плавающая в смеси глицерина и спирта, выпускает псевдоподии и передвигается наподобие амёбы.
Подавляющее большинство проявления жизни в конечном счете можно объяснить на основании тех же физических и химических законов, которым подчиняются неживые системы. Из этого следует, что если бы мы достаточно хорошо знали химическую и физиологическую основу жизненных явлений, то мы, возможно, были бы в состоянии синтезировать живое вещество. В сущности ферментативный синтез специфических молекул ДНК, осуществленный в пробирке Артуром Конбергом в 1958г., уже можно рассматривать как важный первый шаг в этом направлении*. Противоположный взгляд, называемый витализмом, был широко распространен среди биологов до начала этого века; они считали, что жизнь обуславливают и контролируют силы особого рода, необъяснимые в понятиях физики и химии. Многие явления жизни, казавшиеся такими таинственными при их первом открытии, удалось понять без привлечения особой “жизненной силы”, и разумно будет предположить, что и другие проявления жизни при их дальнейшем исследовании окажутся объяснимыми на научной основе.
* В конце 1967 г. А.Корнберг и его сотрудники получили новые важные результаты. Им удалось синтезировать специфическую ДНК вируса Æ Х174, обладающую биологической активностью. При заражении клеток эта искусственная ДНК ведет себя точно так же, как природная ДНК этого вируса.
[В.С.1] Специфическая организация. Каждый род живых организмов обладает характерными для него формой и внешним видом; взрослые индивидуумы каждого рода организмов, как правило, имеют характерную величину. Неживые объекты обычно имеют гораздо менее постоянные размеры и форму. Живые организмы не гомогенны, а состоят из различных частей, выполняющих специальные функции; таким образом, они характеризуются специфической сложной организацией. Структурной и функциональной единицей как растительных, так и животных организмов служит клетка — наиболее простая частица живого вещества, способная существовать самостоятельно. Но и сама клетка имеет специфическую организацию; клетки каждого типа обладают характерными размерами и формой, они имеют плазматическую мембрану, отделяющую живое вещество от окружающей среды, и содержат ядро — специализированную часть клетки, отдельную от остального ее вещества ядерной оболочкой. Ядро, как мы узнаем позже, играет важную роль в контроле и регулировании функций клетки. Тела высших животных и растений имеют ряд последовательно усложняющихся уровней организации: клетки организованы в ткани, ткани — в органы, а органы — в системы органов ..
Обмен веществ. Совокупность всех химических процессов, осуществляемых протоплазмой и обеспечивающих ее рост, поддержание и восстановление, называется обменом веществ или метаболизмом. Протоплазма каждой клетки непрерывно изменяется: она поглощает новые вещества, подвергает их разнообразным химическим изменениям, строит новую протоплазму и превращает в кинетическую энергию и тепло потенциальную энергию, заключенную в крупных молекулах белков, жиров и углеводов, по мере того как эти вещества превращаются в другие, более простые соединения. Это постоянное расходование энергии представляет собой одну из специфических и характерных особенностей живых организмов. Некоторые типы протоплазмы отличаются высокой интенсивностью обмена; очень высока она, например, у бактерий. Другие типы, как, например, протоплазма семян и спор, имеют столь низкий уровень обмена, что его с трудном можно обнаружить. Даже в пределах одного вида организмов или у одной особи интенсивность обмена может меняться в зависимости от таких факторов, как возраст, пол, общее состояние здоровья, активность эндокринных желез или беременность.
Процессы обмена могут быть анаболическими или катаболическими. Термин анаболизм относится к тем химическим процессам, при которых более простые вещества соединяются между собой с образованием более сложных веществ, что приводит к накоплению энергии, построению новой протоплазмы и росту. Катаболизмом же называют расщепление этих сложных веществ, приводящее к освобождению энергии и к износу и расходованию протоплазмы. Процессы того и другого типа протекают непрерывно; более того, они находятся в сложной взаимозависимости и их трудно отделить друг от друга. Сложные соединения расщепляются, и их составные части соединяются друг с другом в новых комбинациях, образуя другие вещества. Примером сочетания катаболизма с анаболизмом могут служить взаимные превращения углеводов, белков и жиров, непрерывно происходящие в клетках нашего тела. Поскольку большинство анаболических процессов требует затраты энергии, должны происходить какие-то катаболические процессы, которые доставляли бы энергию для реакций, связанных с построением новых молекул.
Как у растений, так и у животных есть анаболическая и катаболическая фазы обмена. Однако растения (за некоторым исключением) обладают способностью синтезировать свои собственные органические вещества из неорганических веществ почвы и воздуха; животные же зависят в своем питании от растений.
Подвижность. Третья особенность живых организмов — это их способность к движению. Подвижность большинства животных совершенно очевидна: они ползают, плавают, бегают или летают. У растений движения гораздо более медленны и не так заметны, но они все же происходят. Некоторые животные — губки, кораллы, устрицы, кое-какие паразиты — не передвигаются с места на место, но у большинства из них имеются реснички или жгутики, приводящие в движение окружающую их жидкую среду, которая доставляет этим животным пищу и все необходимое для жизни. Движение может быть результатом мышечного сокращения, биения микроскопических протоплазменных волосков, называемых ресничками и жгутиками, или медленного течения массы протоплазмы (амебоидное движение ). Течение протоплазмы в клетках листьев растений известно также под названием циклоза .
Раздражимость. Живые организмы обладают раздражимостью: они реагируют на раздражители, т.е. на физические или химические изменения в непосредственно окружающей их среде. Раздражители, вызывающие реакцию у большинства животных и растений, — это изменения цвета, интенсивности или направления световых лучей, температура, давление, звук и изменения в химическом составе почвы, воды или атмосферы, окружающей организм. У человека и других сложноорганизованных животных некоторые высокоспециализи-рованные клетки тела обладают особой чувствительностью к раздражителям определенного типа: палочки и колбочки в сетчатке глаза реагируют на свет, определенные клетки в носу и во вкусовых почках языка — на химические раздражения, а специальные клетки кожи — на изменения температуры или давления. У низших животных и у растений такие специализированные клетки могут отсутствовать, но весь организм реагирует на раздражение. Одноклеточные животные и растения отвечают движением по направлению к раздражителю или от него при воздействии тепла или холода, некоторых химических веществ, света или при прикосновении микроиглы.
Раздражимость растительных клеток не всегда бывает такой заметной, как раздражимость животных клеток, но и растительные клетки чувствительны к изменениям окружающей их среды. Течение протоплазмы в клетках растений иногда ускоряется или прекращается под действием изменений в освещении. Некоторые растения (например, венерина мухоловка, растущая в болотах Каролины) обладают поразительной чувствительностью к прикосновению и могут ловить насекомых. Их листья способны перегибаться вдоль средней жилки, а края листьев снабжены волосками. В ответ на раздражение, производимое насекомым, лист складывается, его края сближаются, а волоски, переплетаясь, не позволяют добыче выскользнуть. Затем лист выделяет жидкость, которая убивает и переваривает насекомое. Способность ловить насекомых развилась как приспособление, позволяющее таким растениям получать часть необходимого для их роста азота из “поедаемой” добычи, так как почва, на которой они растут, очень бедна азотом.
Рост. Следующая особенность живых организмов — рост — представляет собой результат анаболизма. Прирост массы протоплазмы может происходить за счет увеличения размеров отдельных клеток, за счет увеличения числа клеток или за счет того и другого. Увеличение размеров клеток может быть следствием простого поглощения воды, но такого рода набухание обычно не рассматривается как рост. Понятие рост относится лишь к тем процессам, при которых увеличивается количество живого вещества организма, измеряемое количеством азота или белка. Рост различных частей организма может быть либо равномерным, либо одни части растут быстрее, так что пропорции тела по мере роста изменяются. Некоторые организмы (например, большинство деревьев) могут расти в течение неопределенно долгого времени. Большинство животных имеет ограниченный период роста, заканчивающийся по достижении взрослым животным определен-ных размеров. Одна из замечательных особенностей процесса роста состоит в том, что всякий растущий орган продолжает в то же время функционировать.
Размножение. Если есть какое-либо свойство, которое можно считать совершенно обязательным атрибутом жизни, так это способность к воспроизведению. Наиболее простые вирусы лишены обмена веществ, не двигаются и не растут, и все-таки, поскольку они способны воспроизводить себя (а также мутировать), большинство биологов считает их живыми организмами. Одно из основных положений биологии гласит, что “всё живое происходит только от живого”.
Классические опыты, опровергающие теорию самоп-роизвольного зарождения жизни, произвел итальянец Франческо Реди около 1680г. Реди очень простым способом доказал, что “черви” (личинки мух) не образуются из гниющего мяса. Он положил по куску мяса в три банки, одну из которых оставил открытой, второю обвязал тонкой марлей, а третью — пергаментом. Все три куска мяса начали гнить, но “черви” появились только в мясе, находившемся в открытой банке. Несколько червяков появилось на марле, покрывавшей вторую банку, но в мясе их не было, как не было и в мясе, закрытом пергаментом. Таким образом Реди доказал, что “черви” не возникли из гниющего мяса, а вывелись из яиц, отложенными мухами, привлеченными запахом разлагающегося мяса. Дальнейшие наблюдения показали, что из личинок развиваются взрослые мухи, которые снова откладывают яйца. Примерно через два столетия Луи Пастер установил, что и бактерии возникают не путем самозарождения, а только от предсуществовавших бактерий. Субмикроскопические фильтру-ющиеся вирусы не образуются из невирусного материала, а происходит только от существовавших ранее вирусов.
Процесс размножения может сводиться к простому разделению одного индивидуума на два. Однако у большей части животных и растений он связан с образованием специализированных яйцевых и семенных клеток, которые, соединяясь между собой, образуют оплодотворенное яйцо (зиготу), развивающееся в новый организм. У некоторых паразитических червей процесс размножения совершается путем образования нескольких совершенно различных форм, каждая из которых порождает последующую, пока цикл не завершится вторичным появлением взрослой формы.
Приспособление, или адаптация. Способность растения или животного приспособляет ему выживать в мире, полном неожиданных перемен. Тот или иной вид может либо отыскивать пригодную для его жизни среду, либо претерпевать изменения, делающие его лучше приспособленным к существующим в данный момент внешним условиям. Адаптация может осуществляться путем немедленного изменения, основанного на раздражимости протоплазмы, или путем длительного процесса мутирования и отбора. Очевидно, что отдельное растение или животное не может приспособиться ко всем возможным условиям среды, а это означает, что существуют определенные области, где оно не в состоянии будет выжить. Перечень факторов, которые могут ограничивать распространение вида, почти бесконечно: вода, свет,. Температура, пища, хищники, конкуренты, паразиты и т.д. [В.С.2] [В.С.3]
[В.С.1] [В.С.1] [В.С.1] [В.С.1]
[В.С.2]
[В.С.3]
www.ronl.ru
works.tarefer.ru
РЕФЕРАТ ПО БИОЛОГИИ
на тему:
“ Характерные особенности живых организмов. ”
Анохин Вячеслав Сергеевич
группа ВТ-2
Москва — 1998
Всем живым организмам в большей или меньшей степени свойственны определенные размеры и форма, обмен веществ, подвижность, раздражимость, рост, размножение и приспособляемость. Хотя этот перечень кажется вполне четким и определённым, граница между живым и неживым довольно условна, и будем ли называть, например, вирусы живыми или неживыми, зависит от того определения жизни, которое мы примем. Неживые объекты могут обладать одним или несколькими из перечисленных свойств, но никогда не проявляют всю совокупность этих свойств одновременно. Кристаллы в насыщенном растворе могут “расти”, кусочек металлического натрия начинает быстро “бегать” по поверхности воды, а капля масла, плавающая в смеси глицерина и спирта, выпускает псевдоподии и передвигается наподобие амёбы.
Подавляющее большинство проявления жизни в конечном счете можно объяснить на основании тех же физических и химических законов, которым подчиняются неживые системы. Из этого следует, что если бы мы достаточно хорошо знали химическую и физиологическую основу жизненных явлений, то мы, возможно, были бы в состоянии синтезировать живое вещество. В сущности ферментативный синтез специфических молекул ДНК, осуществленный в пробирке Артуром Конбергом в 1958г., уже можно рассматривать как важный первый шаг в этом направлении*. Противоположный взгляд, называемый витализмом, был широко распространен среди биологов до начала этого века; они считали, что жизнь обуславливают и контролируют силы особого рода, необъяснимые в понятиях физики и химии. Многие явления жизни, казавшиеся такими таинственными при их первом открытии, удалось понять без привлечения особой “жизненной силы”, и разумно будет предположить, что и другие проявления жизни при их дальнейшем исследовании окажутся объяснимыми на научной основе.
* В конце 1967 г. А.Корнберг и его сотрудники получили новые важные результаты. Им удалось синтезировать специфическую ДНК вируса Æ Х174, обладающую биологической активностью. При заражении клеток эта искусственная ДНК ведет себя точно так же, как природная ДНК этого вируса.
[В.С.1] Специфическая организация. Каждый род живых организмов обладает характерными для него формой и внешним видом; взрослые индивидуумы каждого рода организмов, как правило, имеют характерную величину. Неживые объекты обычно имеют гораздо менее постоянные размеры и форму. Живые организмы не гомогенны, а состоят из различных частей, выполняющих специальные функции; таким образом, они характеризуются специфической сложной организацией. Структурной и функциональной единицей как растительных, так и животных организмов служит клетка — наиболее простая частица живого вещества, способная существовать самостоятельно. Но и сама клетка имеет специфическую организацию; клетки каждого типа обладают характерными размерами и формой, они имеют плазматическую мембрану, отделяющую живое вещество от окружающей среды, и содержат ядро — специализированную часть клетки, отдельную от остального ее вещества ядерной оболочкой. Ядро, как мы узнаем позже, играет важную роль в контроле и регулировании функций клетки. Тела высших животных и растений имеют ряд последовательно усложняющихся уровней организации: клетки организованы в ткани, ткани — в органы, а органы — в системы органов ..
Обмен веществ. Совокупность всех химических процессов, осуществляемых протоплазмой и обеспечивающих ее рост, поддержание и восстановление, называется обменом веществ или метаболизмом. Протоплазма каждой клетки непрерывно изменяется: она поглощает новые вещества, подвергает их разнообразным химическим изменениям, строит новую протоплазму и превращает в кинетическую энергию и тепло потенциальную энергию, заключенную в крупных молекулах белков, жиров и углеводов, по мере того как эти вещества превращаются в другие, более простые соединения. Это постоянное расходование энергии представляет собой одну из специфических и характерных особенностей живых организмов. Некоторые типы протоплазмы отличаются высокой интенсивностью обмена; очень высока она, например, у бактерий. Другие типы, как, например, протоплазма семян и спор, имеют столь низкий уровень обмена, что его с трудном можно обнаружить. Даже в пределах одного вида организмов или у одной особи интенсивность обмена может меняться в зависимости от таких факторов, как возраст, пол, общее состояние здоровья, активность эндокринных желез или беременность.
Процессы обмена могут быть анаболическими или катаболическими. Термин анаболизм относится к тем химическим процессам, при которых более простые вещества соединяются между собой с образованием более сложных веществ, что приводит к накоплению энергии, построению новой протоплазмы и росту. Катаболизмом же называют расщепление этих сложных веществ, приводящее к освобождению энергии и к износу и расходованию протоплазмы. Процессы того и другого типа протекают непрерывно; более того, они находятся в сложной взаимозависимости и их трудно отделить друг от друга. Сложные соединения расщепляются, и их составные части соединяются друг с другом в новых комбинациях, образуя другие вещества. Примером сочетания катаболизма с анаболизмом могут служить взаимные превращения углеводов, белков и жиров, непрерывно происходящие в клетках нашего тела. Поскольку большинство анаболических процессов требует затраты энергии, должны происходить какие-то катаболические процессы, которые доставляли бы энергию для реакций, связанных с построением новых молекул.
Как у растений, так и у животных есть анаболическая и катаболическая фазы обмена. Однако растения (за некоторым исключением) обладают способностью синтезировать свои собственные органические вещества из неорганических веществ почвы и воздуха; животные же зависят в своем питании от растений.
Подвижность. Третья особенность живых организмов — это их способность к движению. Подвижность большинства животных совершенно очевидна: они ползают, плавают, бегают или летают. У растений движения гораздо более медленны и не так заметны, но они все же происходят. Некоторые животные — губки, кораллы, устрицы, кое-какие паразиты — не передвигаются с места на место, но у большинства из них имеются реснички или жгутики, приводящие в движение окружающую их жидкую среду, которая доставляет этим животным пищу и все необходимое для жизни. Движение может быть результатом мышечного сокращения, биения микроскопических протоплазменных волосков, называемых ресничками и жгутиками, или медленного течения массы протоплазмы (амебоидное движение ). Течение протоплазмы в клетках листьев растений известно также под названием циклоза .
Раздражимость. Живые организмы обладают раздражимостью: они реагируют на раздражители, т.е. на физические или химические изменения в непосредственно окружающей их среде. Раздражители, вызывающие реакцию у большинства животных и растений, — это изменения цвета, интенсивности или направления световых лучей, температура, давление, звук и изменения в химическом составе почвы, воды или атмосферы, окружающей организм. У человека и других сложноорганизованных животных некоторые высокоспециализи-рованные клетки тела обладают особой чувствительностью к раздражителям определенного типа: палочки и колбочки в сетчатке глаза реагируют на свет, определенные клетки в носу и во вкусовых почках языка — на химические раздражения, а специальные клетки кожи — на изменения температуры или давления. У низших животных и у растений такие специализированные клетки могут отсутствовать, но весь организм реагирует на раздражение. Одноклеточные животные и растения отвечают движением по направлению к раздражителю или от него при воздействии тепла или холода, некоторых химических веществ, света или при прикосновении микроиглы.
Раздражимость растительных клеток не всегда бывает такой заметной, как раздражимость животных клеток, но и растительные клетки чувствительны к изменениям окружающей их среды. Течение протоплазмы в клетках растений иногда ускоряется или прекращается под действием изменений в освещении. Некоторые растения (например, венерина мухоловка, растущая в болотах Каролины) обладают поразительной чувствительностью к прикосновению и могут ловить насекомых. Их листья способны перегибаться вдоль средней жилки, а края листьев снабжены волосками. В ответ на раздражение, производимое насекомым, лист складывается, его края сближаются, а волоски, переплетаясь, не позволяют добыче выскользнуть. Затем лист выделяет жидкость, которая убивает и переваривает насекомое. Способность ловить насекомых развилась как приспособление, позволяющее таким растениям получать часть необходимого для их роста азота из “поедаемой” добычи, так как почва, на которой они растут, очень бедна азотом.
Рост. Следующая особенность живых организмов — рост — представляет собой результат анаболизма. Прирост массы протоплазмы может происходить за счет увеличения размеров отдельных клеток, за счет увеличения числа клеток или за счет того и другого. Увеличение размеров клеток может быть следствием простого поглощения воды, но такого рода набухание обычно не рассматривается как рост. Понятие рост относится лишь к тем процессам, при которых увеличивается количество живого вещества организма, измеряемое количеством азота или белка. Рост различных частей организма может быть либо равномерным, либо одни части растут быстрее, так что пропорции тела по мере роста изменяются. Некоторые организмы (например, большинство деревьев) могут расти в течение неопределенно долгого времени. Большинство животных имеет ограниченный период роста, заканчивающийся по достижении взрослым животным определен-ных размеров. Одна из замечательных особенностей процесса роста состоит в том, что всякий растущий орган продолжает в то же время функционировать.
Размножение. Если есть какое-либо свойство, которое можно считать совершенно обязательным атрибутом жизни, так это способность к воспроизведению. Наиболее простые вирусы лишены обмена веществ, не двигаются и не растут, и все-таки, поскольку они способны воспроизводить себя (а также мутировать), большинство биологов считает их живыми организмами. Одно из основных положений биологии гласит, что “всё живое происходит только от живого”.
Классические опыты, опровергающие теорию самоп-роизвольного зарождения жизни, произвел итальянец Франческо Реди около 1680г. Реди очень простым способом доказал, что “черви” (личинки мух) не образуются из гниющего мяса. Он положил по куску мяса в три банки, одну из которых оставил открытой, второю обвязал тонкой марлей, а третью — пергаментом. Все три куска мяса начали гнить, но “черви” появились только в мясе, находившемся в открытой банке. Несколько червяков появилось на марле, покрывавшей вторую банку, но в мясе их не было, как не было и в мясе, закрытом пергаментом. Таким образом Реди доказал, что “черви” не возникли из гниющего мяса, а вывелись из яиц, отложенными мухами, привлеченными запахом разлагающегося мяса. Дальнейшие наблюдения показали, что из личинок развиваются взрослые мухи, которые снова откладывают яйца. Примерно через два столетия Луи Пастер установил, что и бактерии возникают не путем самозарождения, а только от предсуществовавших бактерий. Субмикроскопические фильтру-ющиеся вирусы не образуются из невирусного материала, а происходит только от существовавших ранее вирусов.
Процесс размножения может сводиться к простому разделению одного индивидуума на два. Однако у большей части животных и растений он связан с образованием специализированных яйцевых и семенных клеток, которые, соединяясь между собой, образуют оплодотворенное яйцо (зиготу), развивающееся в новый организм. У некоторых паразитических червей процесс размножения совершается путем образования нескольких совершенно различных форм, каждая из которых порождает последующую, пока цикл не завершится вторичным появлением взрослой формы.
Приспособление, или адаптация. Способность растения или животного приспособляет ему выживать в мире, полном неожиданных перемен. Тот или иной вид может либо отыскивать пригодную для его жизни среду, либо претерпевать изменения, делающие его лучше приспособленным к существующим в данный момент внешним условиям. Адаптация может осуществляться путем немедленного изменения, основанного на раздражимости протоплазмы, или путем длительного процесса мутирования и отбора. Очевидно, что отдельное растение или животное не может приспособиться ко всем возможным условиям среды, а это означает, что существуют определенные области, где оно не в состоянии будет выжить. Перечень факторов, которые могут ограничивать распространение вида, почти бесконечно: вода, свет,. Температура, пища, хищники, конкуренты, паразиты и т.д. [В.С.2] [В.С.3]
[В.С.1] [В.С.1] [В.С.1] [В.С.1]
[В.С.2]
[В.С.3]
www.ronl.ru
Живые организмы крайне разнообразны, однако у них есть много общих признаков и свойств.
см. Химический состав клетки: макроэлементы и микроэлементы
Живые организмы состоят из атомов тех же элементов, что и неживые компоненты биосферы. В живых организмах обнаружены кислород, водород, углерод, азот (первые по частоте встречаемости в живых организмах), натрий, магний, фосфор, сера, хлор, калий, железо. В меньшем количестве содержатся кальций, медь, йод, цинк и др. Это менее трети всех встречающихся в природе элементов. Около 75 % массы всех животных составляет вода, 50 % сухой массы — углерод с небольшим количеством кремния или без него, в то время как в земной коре более 20 % кремния и менее 0,1 % углерода. Однако химические элементы в живых организмах образуют сложные молекулы, которые в неорганическом мире не встречаются. Эти молекулы очень разнообразны как по своей структуре, так и по функциям. Дело в том, что атомы углерода способны соединяться друг с другом в разнообразные цепочки и кольца. К специфическим для живых организмов сложным молекулам относятся, например, белки, нуклеиновые кислоты, ферменты, жиры и ряд других соединений. Химическая организация отражается в упорядоченности структуры и функций живых существ.
см. Роль микроэлементов и макроэлементов в жизни организмов
Представляя собой открытые системы, организмы постоянно обмениваются веществом и энергией с окружающей средой. Из внешней среды они получают энергию; зеленые растения как автотрофы используют солнечную энергию непосредственно, другие организмы — гетеротрофы — энергию химических связей, т. е. косвенно. Растения с помощью энергии Солнца синтезируют питательные вещества и частично используют их сами. Затем эти вещества получают через цепи питания и все другие организмы биосферы. Энергия, содержащаяся в пище, необходима организму для поддержания своего существования, роста и размножения. Энергия, усваиваемая живыми организмами, очень незначительна. Из общего ее количества, падающего на поверхность земли, растения поглощают не более 1 %. И на других уровнях (растительноядные животные, хищники и сапрофаги) используется примерно столько же энергии. Поэтому вдоль пищевой цепи происходит непрерывная и прогрессирующая ее убыль.
В отличие от энергетического потока, который, пронизывая биосферу, уходит в космическое пространство, вещество биосферы совершает циклические превращения, или круговорот. Живые организмы биосферы участвует в так называемом малом, или биологическом, круговороте. Животные как потребители готовых органических соединений принимают прямое участие в трансформации энергии и вещества. Они не только потребляют и разрушают органическое вещество, но и способствуют перемещению различных химических элементов, которые в них накапливаются.
см. Значение и роль клеточного уровня живой материи
Все живые организмы, кроме вирусов, состоят из клеток. Клеточная организация является лучшим и бесспорным доказательством единства мира живых существ и их общего эволюционного происхождения. Клетка — это единая функционирующая система со сложным молекулярным структурным аппаратом. Клетке в целом присущ цикл развития и самовоспроизведения в ряду поколений. Можно сделать вывод о том, что жизнь начинается с живой клетки, имеющей сложную внутреннюю молекулярную структуру, разнообразные мембраны и клеточное ядро, в котором содержится записанная в ДНК информация.
Живые организмы способны отвечать на внешние воздействия специфическими реакциями, иначе говоря, им свойственна раздражимость. У животных и растений это выражается не одинаково. Если первые реагируют активно и большей частью немедленно (убегают, приближаются и т. д.), то реакции растений в норме замедленные. Примером может служить поворот листьев и стебля к свету, заметный только через некоторое время. Впрочем, такие примитивные животные, как губки, также реагируют на раздражение почти незаметно для глаза.
см. Онтогенез (индивидуальное развитие)
В течение жизненного цикла живые организмы изменяются сложным упорядоченным образом. Эти изменения называют развитием. У растений из семени возникает проросток, формируются листья, ветви, затем цветки и другие генеративные органы. У животных из оплодотворенной яйцеклетки (иногда и без оплодотворения, т. е. партеногенетически) образуется зародыш, развиваются ткани и органы, отличающиеся по строению от породивших их структур, а при метаморфозе организм проходит несколько фаз развития (например, у насекомых это яйцо, личинка, куколка, взрослый организм). Индивидуальное развитие, или онтогенез рассматривается как реализация наследственной программы. Жизнь любого организма ограничена во времени и кончается естественной смертью.
см. Размножение организмов
Способность размножаться — неотъемлемое свойство живых организмов. Новые организмы — представители любого царства — возникают исключительно в результате размножения других особей того же вида. Формы и способы размножения при этом могут быть различными. Генетическая информация переходит от родителей к потомкам, причем отдельные признаки, как правило, передаются в неизменном виде с помощью носителей информации — макромолекул ДНК. Тем не менее, генетическая информация несколько варьирует, поэтому родители и потомки сходны, но не идентичны. Материал с сайта http://doklad-referat.ru
Систематические категории (виды, роды, семейства и т. д.) имеют свою историю. Существующие в определенное геологическое время виды возникают из других видов, которые были ранее и отличались от своих потомков уровнем организации и специализации, а главное — наследственными признаками.
Перечисленных признаков и свойств достаточно, чтобы подтвердить единство органического мира несмотря на его разнообразие.
Несмотря на чрезвычайное разнообразие представителей животного мира земного шара, они характеризуются общими для всех признаками:
Общими для всех животных организмов являются процессы, происходящие на клеточном уровне. Образование новых соматических (телесных) клеток осуществляется путем клеточного деления — митоза.
На этой странице материал по темам: doklad-referat.ru
Реферат
«Организм и среда»
Введение
В процессе эволюции и напряженной борьбы за существование организмы освоили самые различные условия среды, и при этом сформировалось все современное разнообразие растений и животных, которое исчисляется примерно двумя миллионами видов. В свою очередь жизнедеятельность организмов оказала громадное влияние на неживую среду, которая усложнялась и эволюционировала вместе с развитием жизни.
Общая картина окружающей нас природы представляет не беспорядочное сочетание различных живых существ, а достаточно устойчивую и организованную систему, в которой каждый вид растений и животных занимает определенное место.
Мы знаем, что любой вид способен к неограниченному размножению и может быстро заселить все доступное ему пространство. Очевидно, что одновременное совместное существование разнообразных живых существ возможно лишь при наличии особых механизмов, регулирующих ход размножения и определяющих пространственное распределение видов и численность особей. Такая регуляция — следствие сложных конкурентных и иных взаимоотношений между организмами в процессе их жизнедеятельности. Большую роль при этом играют и влияния со стороны физических условий среды.
Изучение взаимоотношений организмов между собой и между организмами и физической средой обитания составляет содержание раздела биологии, получившего название экологии («ойкос» — жилище, убежище и «логос» — наука, греч.).
Экология опирается на обобщения и выводы большинства других разделов биологии, а также наук о Земле.
Экологические закономерности служат научной основой для рационального использования человеком естественных биологических ресурсов и для решения многих хозяйственных задач.
1. Среда и экологические факторы
Организм и факторы среды. В понятие внешней среды входят все условия живой и неживой природы, которые окружают организм и прямо или косвенно влияют на его состояние, развитие, выживание и размножение. Среда всегда представляет собой сложный комплекс различных элементов. Отдельные элементы среды, действующие на организм, называют экологическими факторами.
Среди них различают две разные по своей природе группы:
1. Абиотические факторы — все влияющие на организм элементы неживой природы. К наиболее важным факторам относятся свет, температура, влажность и другие компоненты климата, а также состав водной, воздушной и почвенной среды.
2. Биотические факторы — всевозможные влияния, которые испытывает организм со стороны окружающих его живых существ. В современную эпоху исключительно большое влияние на природу оказывает деятельность человека, которую можно рассматривать как особый экологический фактор.
В природе внешние условия всегда в какой-то мере изменчивы. Каждый вид в процессе эволюции приспособился к определенной интенсивности экологических факторов и амплитуде их колебания. Возникшие приспособления к конкретным условиям обитания наследственно закреплены. Поэтому, будучи очень целесообразными для среды, в которой исторически сформировался вид, экологические адаптации ограничивают или даже исключают возможность существования в иной обстановке.
Разные экологические факторы: как, температура, газовый состав атмосферы, пища, действуют на организм различными путями. Соответственно различны морфологические и физиологические приспособления к ним. Однако результаты влияния любого фактора экологически сравнимы, так как они всегда выражаются в изменении жизнеспособности организма, что в конечном итоге приводит к изменению численности популяции.
Интенсивность фактора, наиболее благоприятная для жизнедеятельности, называется оптимальной или оптимумом. Чем больше отклоняется значение фактора от оптимальной для данного вида величины (как в сторону понижения, так и в сторону повышения), тем сильнее угнетается жизнедеятельность. Границы, за которыми существование организма невозможно, называют нижним и верхним пределами выносливости.
Так как оптимум отражает особенности условий в местах обитания, то он обычно неодинаков у разных видов. В соответствии с тем, какой уровень фактора наиболее благоприятен, можно различать виды: тепло- и холодолюбивые, влаго- и сухолюбивые, приспособленные к высокой и низкой солености воды и т. д. Наряду с этим видовые приспособления проявляются также и в выносливости к степени изменчивости фактора. Узко приспособленными называют виды, выносящие лишь небольшие отклонения фактора от оптимальной величины; широко приспособленными — виды, способные выдерживать значительные изменения данного фактора. Например, большинство обитателей моря узко приспособлены к относительно высокой солености воды, и снижение концентрации солей в воде для них губительно. Обитатели пресных вод также узко приспособлены, но к низкому содержанию солей в воде. Однако есть виды, способные выносить очень большие изменения солености воды, например рыбка трехиглая колюшка, которая может жить как в пресных водах, так и в соленых озерах и даже в морях.
Приспособления к отдельным факторам среды в значительной мере независимы, поэтому один и тот же вид может обладать узкой приспособленностью к одному из факторов, например к солености, и широкой приспособленностью к другому, например, к температуре или пище.
Взаимодействие факторов. Ограничивающий фактор. На организм всегда одновременно действует очень сложный комплекс окружающих условий. Результат их совместного влияния не является простой суммой реакций на действие отдельных факторов. Оптимум и границы выносливости по отношению к одному из факторов среды зависят от уровня других. Например, при оптимальной температуре повышается выносливость к неблагоприятной влажности и недостатку пищи. С другой стороны, обилие пищи увеличивает устойчивость организма к изменениям климатических условий.
Однако такая взаимная компенсация всегда ограничена, и ни один из необходимых для жизни факторов не может быть заменен другим. Поэтому при смене мест обитания или при изменении условий в данной местности жизнедеятельность вида и его способность к конкуренции с другими будет ограничиваться тем из факторов, который сильнее всего отклоняется от оптимальной для вида величины. Если количественное значение хотя бы одного из факторов выходит за пределы выносливости, то существование вида становится невозможным, как бы ни были благоприятны остальные условия.
Например, распространение многих животных и растений к северу обычно ограничивает недостаток тепла, тогда как на юге ограничивающим фактором для тех же видов может оказаться недостаток влаги или необходимой пищи.
Взаимозависимость организмов и среды. Организм всецело зависит от среды и немыслим без нее. Но в процессе жизнедеятельности и непрерывного обмена веществ со средой растения и животные сами влияют на окружающие условия и изменяют физическую среду. Возникающие в ней изменения в свою очередь вызывают у организмов необходимость новых экологических приспособлений. Масштабы и значение таких изменений неживой природы под влиянием деятельности живых существ очень велики. Достаточно вспомнить, что фотосинтез растений привел к образованию современной атмосферы, богатой кислородом, которая стала одним из основных условий существования для большинства современных организмов. В результате жизнедеятельности организмов возникла почва, к составу и характеру которой приспособились в процессе эволюции растения и животные. Изменился и климат, и возникли местные его особенности — микроклиматы.
2. Основные климатические факторы и их влияние на организм
Климат — один из главных компонентов внешней среды. Для жизни наземных растений и животных наибольшее значение имеют 3 элемента климата: свет, температура и влажность. Важная особенность этих факторов заключается в их закономерной изменчивости как в течение года и суток, так и в связи с географической зональностью. Поэтому и приспособления к ним имеют закономерный зональный и сезонный характер.
Свет. Солнечное излучение служит основным источником энергии для всех процессов, происходящих на Земле. Биологическое действие солнечного излучения разнообразно и обусловлено его спектральным составом, интенсивностью, а также суточной и сезонной периодичностью освещения.
В спектре солнечного излучения выделяются три области, различные по биологическому действию: ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная.
Ультрафиолетовые лучи с длиной волны менее 0,290 мкм губительны для всего живого. Жизнь на Земле возможна лишь потому, что это коротковолновое излучение задерживается озоновым слоем атмосферы. До поверхности Земли доходит лишь небольшая часть более длинных ультрафиолетовых лучей (0,300—0,400 мкм). Они обладают высокой химической активностью и в большой дозе могут повреждать живые клетки. В небольших дозах ультрафиолетовые лучи необходимы человеку и животным. В частности, они способствуют образованию в организме витамина D. Некоторые животные, например насекомые, зрительно различают ультрафиолетовые лучи.
Влияние видимых лучей с длиной волны о 0,400 до 0,750 мкм, на долю которых приходится большая часть энергии солнечного излучения, достигающего земной, поверхности, привело к возникновению у растений и животных ряда очень важных приспособлений.
Зеленые растения синтезируют органическое вещество, следовательно, и пищу для всех остальных организмов за счет энергии именно этой части спектра.
Все же для животных и бесхлорофильных растений свет не является обязательным условием существования, и многие почвенные, пещерные и глубоководные виды приспособились к жизни в темноте. Для большинства животных видимый свет является одним из важных факторов внешней среды. Он сильный раздражитель и принимает участие в регуляции многих процессов. Особенно важна роль видимого света в поведении, в пространственной ориентировке. Даже многие одноклеточные животные отчетливо реагируют на изменение освещенности. У более высокоорганизованных, начиная с кишечнополостных, уже есть специальные светочувствительные органы, а у высших форм (членистоногие, моллюски, позвоночные) параллельно и независимо развились сложные органы зрения — глаза и способность образного восприятия окружающих предметов.
Большинство животных хорошо различают спектральный состав света, т. е. обладают цветовым зрением. Развитие зрения привело к возникновению у животных разнообразных окрасок, помогающих скрываться от врага или узнавать особей своего вида. У растений возникли яркие окраски цветков, привлекающие опылителей, что облегчило перекрестное опыление.
Инфракрасные лучи с длиной волны более 0,750 мкм, не воспринимаемые глазом человека, являются важным источником тепловой энергии. Ими особенно богат прямой солнечный свет. Эти длинноволновые излучения, поглощаясь тканями животных и растений, вызывают их нагревание. Многие холоднокровные животные (ящерицы, змеи, насекомые) используют солнечный свет для повышения температуры тела, активно выбирая наиболее освещенные солнцем места. Световой режим в природе имеет отчетливую суточную и сезонную периодичность, которая обусловлена вращением Земли.
В связи с суточным ритмом освещения у животных возникли приспособления к дневному и ночному образу жизни. У каждого вида активность приходится на определенные часы суток. В определенные часы суток открываются цветки многих растений, а у некоторых наблюдаются суточные движения листьев (например, у некоторых бобовых). Почти все внутренние физиологические процессы у растений и животных имеют суточный ритм с максимумом и минимумом в определенные часы.
Большое экологическое значение имеет продолжительность дня. Она сильно изменяется с географической широтой и временем года. Только на экваторе продолжительность дня круглый год одинакова и равна 12 часам. С удалением от экватора продолжительность дня летнего полугодия прогрессивно увеличивается, а зимнего — сокращается; самый длинный день приходится на 22 июня (летнее солнцестояние), а самый короткий — 22 декабря (зимнее солнцестояние). За полярным кругом летом наблюдается непрерывный день, а зимой — непрерывная ночь, продолжительность которых у полюсов достигает 6 месяцев. В дни весеннего (21 марта) и осеннего (23 сентября) равноденствия продолжительность дня между полярными кругами всюду равна 12 часам. От продолжительности дня и высоты Солнца над горизонтом зависит приток солнечного излучения на земную поверхность, поэтому с сезонными изменениями светового режима тесно связаны и температурные условия. Вследствие этого продолжительность дня служит важным экологическим фактором, регулирующим периодические явления в живой природе.
Температура. Все химические процессы, протекающие в организме, находятся в зависимости от температуры. Естественно поэтому, что большие изменения термических условий, которые часто наблюдаются в природе, глубоко отражаются на росте, развитии и других проявлениях жизнедеятельности животных и растений. Особенно ясно зависимость от внешней температуры выражена у организмов, не способных поддерживать постоянную температуру тела, т. е. у всех растений и большинства животных, кроме птиц и млекопитающих. Подавляющее большинство наземных растений и животных в состоянии активной жизнедеятельности не переносит отрицательной температуры.
Верхний температурный предел развития неодинаков для разных видов, но редко бывает выше 40—45°С. Только немногие виды приспособились к жизни при очень высокой температуре. Так, в горячих источниках некоторые моллюски живут при температуре воды до 53°С, личинки мух-львинок — при 60°С, а некоторые сине-зеленые водоросли и бактерии живут при 70—85°С.
Оптимальная температура для развития зависит от условий обитания вида; для большинства наземных животных она колеблется в довольно узких пределах (15—30°С).
Организмы с непостоянной температурой тела называются пойкилотермными. У них повышение температуры вызывает ускорение всех физиологических процессов. Поэтому, чем выше температура, тем короче время, необходимое для развития отдельных стадий или всего жизненного цикла. Если при 26°С период от выхода из яйца до окукливания составляет 10—11 суток, то при температуре около 10°С он увеличивается в 10 раз, т. е. превышает 100 суток. Эта зависимость имеет очень правильный характер.
Установив опытным путем продолжительность развития данного вида животного или растения при различных температурах, можно с достаточной точностью определить ожидаемые сроки развития в природной обстановке. В природе температура всегда колеблется и часто выходит за уровень, благоприятный для жизни. Это привело к возникновению у растений и животных специальных приспособлений, которые ослабляют вредное действие таких колебаний. Растения, например, при перегреве понижают температуру листа, увеличивая испарение воды через устьица. Животные также могут несколько понижать температуру своего тела за счет испарения воды через дыхательную систему и кожные покровы.
Возможность активного повышения температуры у растений крайне мала, а у пойкилотермных животных заметна лишь у наиболее подвижных видов. Так, у летающих насекомых вследствие усиленной работы мышц внутренняя температура может подниматься выше окружающей на 10—20с С и более. У шмелей, саранчи и крупных бабочек она достигает во время полета 30—40°С, но с прекращением полета быстро снижается до уровня температуры воздуха.
Хотя у пойкилотермных организмов проявляется некоторая способность к терморегуляции, но она настолько несовершенна, что температура их тела зависит главным образом от температуры окружающей среды. Только у некоторых общественных насекомых, особенно у пчел, возник более эффективный способ поддержания температуры путем коллективной терморегуляции. Каждая отдельная пчела не способна сохранять постоянную температуру тела, но десятки тысяч пчел, составляющих семью, выделяют так много тепла, что в улье может поддерживаться постоянная температура 34— 35°С, необходимая для развития личинок.
Наиболее совершенной терморегуляцией обладают птицы и млекопитающие, т. е. теплокровные животные. Способность поддерживать постоянную температуру своего тела — экологически очень важное приспособление, которое обеспечило значительную независимость высших животных от термических условий среды. У большинства птиц температура тела несколько выше 40°С, а у млекопитающих обычно несколько ниже. Она сохраняется на постоянном уровне независимо от колебаний температуры окружающей среды. Так, при морозах около —40°С температура тела песца составляет 38°С, а у белой куропатки 43°С, т. е. выше окружающей среды почти на 80°С. У примитивных австралийских млекопитающих — утконоса и ехидны — терморегуляция развита слабо, и температура их тела сильно зависит от окружающих условий. Несовершенна терморегуляция также у мелких грызунов и детенышей большинства млекопитающих.
Для существования животных в изменчивых условиях среды большое значение имеет не только способность к терморегуляции, но и поведение: выбор места с более благоприятной температурой, активность в определенное время суток, постройка специальных убежищ и гнезд в более благоприятном микроклимате и т. д. Так, летом многие обитатели степей и пустынь на жаркое время скрываются в норы, под камни, зарываются в песок, избегая перегрева. Весной и осенью, когда температура невысока, те же виды выбирают наиболее теплые, прогреваемые солнцем места.
Температура, как и световой режим, от которого она зависит, закономерно изменяется в течение года и в связи с географической широтой.
На экваторе температура, как и продолжительность дня, очень постоянна и круглый год держится на уровне, близком к 25°С. С удалением от экватора годовая амплитуда температуры увеличивается. При этом летняя температура с повышением географической широты изменяется гораздо меньше, чем зимняя. Летом температура во всех пунктах остается в пределах обычной — нормы. Следовательно, для существования животных и растений в климате умеренных и северных широт основное значение имеют приспособления не к температурным условиям лета, а к отрицательным температурам зимы.
Список литературы
1. Азимов А. Краткая история биологии. М.,1997.
2. Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М.,2000.
3. Либберт Э. Общая биология. М.,1978 Льоцци М. История физики. М.,2001.
4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. М.,1999.
5. Небел Б. Наука об окружающей среде. Как устроен мир. М.,1993.
www.ronl.ru
Реферат
по дисциплине: «Концепции современного естествознания».
На тему: «Многообразие живых организмов –
основа организации и устойчивости биосферы».
Введение
1. Основа организации и устойчивости биосферы
2. Распределение живого вещества
3. Классификация живого вещества
4. Миграция и распределение живого вещества
5. Постоянство биомассы живого вещества
6. Функции живого вещества в биосфере Земли
Заключение
Список литературы
Введение
Огромное видовое разнообразие живых организмов обеспечивает постоянный режим биотического круговорота. Каждый из организмов вступает в специфические взаимоотношения со средой и играет свою роль в трансформации энергии. Это сформировало определенные природные комплексы, имеющие свою специфику в зависимости от условий среды в той или иной части биосферы. Живые организмы населяют биосферу и входят в тот или иной биоценоз — пространственно ограниченные части биосферы — не в любом сочетании, а образуют определенные сообщества из видов, приспособленных к совместному обитанию. Такие сообщества называются биоценозами.
Важное экологическое правило состоит в том, что чем разнороднее и сложнее биоценозы, тем выше устойчивость, способность противостоять различным внешним воздействиям. Биоценозы отличаются большой самостоятельностью. Одни из них сохраняются в течение длительного времени, другие закономерно изменяются. Озера превращаются в болота — идет образование торфа, а в итоге на месте озера вырастает лес.
Процесс закономерного изменения биоценоза называется сукцессией. Сукцессия — это последовательная смена одних сообществ организмов (биоценозов) другими на определенном участке среды. При естественном течении сукцессия заканчивается формированием устойчивой стадии сообщества. В ходе сукцессии увеличивается разнообразие входящих в состав биоценоза видов организмов, вследствие чего повышается его устойчивость.
Повышение видового разнообразия обусловлено тем, что каждый новый компонент биоценоза открывает новые возможности для вселения. Например, появление деревьев позволяет проникнуть в экосистему видам, живущим в подсистеме: на коре, под корой, строящим гнезда на ветвях, в дуплах.
В ходе естественного отбора в составе биоценоза неизбежно сохраняются лишь те виды организмов, которые могут наиболее успешно размножаться именно в данном сообществе. Формирование биоценозов имеет существенную сторону: «соревнование за место под солнцем» между различными биоценозами. В этом «соревновании» сохраняются лишь те биоценозы, которые характеризуются наиболее полным разделением труда между своими членами, а следовательно, более богатыми внутренними биотическими связями.
Так как каждый биоценоз включает в себя все основные экологические группы организмов, он по своим возможностям приравнивается биосфере. Биотический круговорот в пределах биоценоза — своеобразная уменьшенная модель биотического круговорота Земли.
1. Основа организации и устойчивости биосферы
Термин «биосфера» был введен для обозначения общего облика поверхности Земли, обусловленного наличием на ней всей массы живых организмов. Два главных компонента биосферы — живые организмы и среда их обитания (включая нижние слои атмосферы, водную среду) — сосуществуют в постоянном взаимодействии, образуя целостную систему. Отдельные популяции живых организмов не являются изолированными от окружения. В ходе эволюции образуются биоценозы — сообщества животных, растений, микроорганизмов, В совокупности со средой обитания биоценозы образуют биогеоценозы. В них происходит непрерывный обмен веществом и энергией, которые реализуются множеством трофических цепочек и биогеохимических циклов. Биогеоценозы служат элементарными ячейками биосферы, которые, взаимодействуя между собой, устанавливают динамическое равновесие в ней. Живое вещество выполняет системообразующую роль в суперсистеме жизни — биосфере. Высокая степень согласованности всех видов жизни в биосфере есть результат совместно протекающей эволюции взаимодействующих биологических систем — коэволюции. Коэволюционное развитие проявляется в тонкой взаимной приспособляемости видов, во взаимодополнении живых систем. В конечном итоге коэволюция приводит к увеличению разнообразия и сложности в природе. В этом представлении состоит суть концепции коэволюции. Согласно ей многообразие живых организмов — это основа организации и устойчивости биосферы. Каждый биологический вид выполняет свою функцию в биосферном циркулировании вещества, энергии, в обмене информацией и осуществлении обратных связей. В связи с этим очевидна опасность уменьшения численности видов живых организмов и сокращение генофонда, которые непрерывно происходят под давлением человеческой цивилизации на природу.
Таким образом
1. Устойчивость биосферы в целом, ее способность эволюционировать определяется тем, что она представляет собой систему относительно независимых биоценозов. Взаимосвязь между ними ограничивается связями посредством неживых компонентов биосферы: газов, атмосферы, минеральных солей, воды и т.д.
2. Биосфера представляет собой иерархически построенное единство, включающее следующие уровни жизни: особь, популяция, биоценоз, биогеоценоз. Каждый из этих уровней обладает относительной независимостью, и только это обеспечивает возможность эволюции всей большой макросистемы.
3. Многообразие форм жизни, относительная устойчивость биосферы как среды обитания и жизни отдельных видов создают предпосылки для морфологического процесса, важным элементом которого является совершенствование реакций поведения, связанных с прогрессивным развитием нервной системы. Сохранились лишь те виды организмов, которые в ходе борьбы за существование стали оставлять потомство, несмотря на внутренние перестройки биосферы и изменчивость космических и геологических факторов.
2. Распределение живого вещества
«Быть живым, — отмечал В.И. Вернадский, — значит, быть организованным». На протяжении миллиардов лет существования биосферы организованность создается и сохраняется благодаря деятельности живых организмов.
Живая природа является основной чертой проявления биосферы, она резко отличает ее тем самым от других земных оболочек. Строение биосферы прежде всего и больше всего характеризуется жизнью. Эта самая мощная геологическая сила, живое вещество планеты, представляет собой совокупность весьма хрупких и нежных живых организмов, по массе составляющих ничтожную часть созданной ими биосферы.
Если живое вещество равномерно распределить по поверхности нашей планеты, то оно покроет ее слоем всего в 2 см толщиной.
Химический состав элементов живого вещества нашей планеты характеризуется преобладанием немногих элементов: водород, углерод, кислород, азот являются главными элементами земного живого вещества и поэтому названы биофильными. Атомы их создают в живых организмах сложные молекулы в сочетании с водой и минеральными солями.
Живые вещества нашей планеты существуют в виде огромного множества организмов со своими индивидуальными признаками, разнообразных форм и размеров. Среди живых организмов встречаются мельчайшие по форме микроорганизмы и многоклеточные животные и растения крупных размеров. Размеры колеблются от микрометров (малые бактерии, инфузории) до десятков метров.
Население биосферы в видовом и морфологическом отношении так же чрезвычайно разнообразно. Подсчеты количества видов, населяющих нашу планету, проводились различными авторами, но их все же можно считать только приближенными.
Согласно современным оценкам, на Земле существует около 3 млн видов организмов, из которых на долю растений приходится 500 тысяч видов, а на долю животных — 2,5 млн видов. Весь органический мир нашей планеты со времен Аристотеля традиционно разделяется на растения и животных. В настоящее время, благодаря изучению структуры организации живых существ, можно провести более совершенную классификацию, чем это было раньше.
Живое вещество, по В.И. Вернадскому, «растекается по земной поверхности и оказывает определенное давление на окружающую среду, обходит препятствия, мешающие его продвижению, или ими овладевает, их покрывает». Внутренняя энергия, производимая жизнью, проявляется в переносе химических элементов и в создании из них новых тел. По мнению В.И. Вернадского, геохимическая энергия жизни выражается в движении живых организмов путем размножения, идущего в биосфере непрерывно. Размножение организмов производит «давление жизни», или «напор жизни». В этой связи между организмами возникает борьба за площадь, питание и в особенности «за газ», нужный для дыхания свободный кислород.
При этом происходит биогенная миграция атомов: атомы, захваченные растениями, переходят к травоядным животным, затем — к хищникам, которые питаются травоядными. Мертвые растения и животные служат пищей для микроорганизмов, а выделяемые микроорганизмами в результате жизнедеятельности минеральные вещества снова потребляются растениями. Из этого биологического круговорота выпадает лишь небольшой процент атомов. Эти вышедшие из жизненного процесса биогенные атомы попадают в косную (неживую) природы, тем самым играя огромную роль в истории биосферы.
Процесс размножения замирает только при недостатке кислорода в окружающей среде, действии низких температур и отсутствии места для обитания новых организмов.
В.И. Вернадский вычислил время, необходимое различным организмам для «захвата» поверхности планеты.
Таким образом, он сделал вывод о том, что мелкие организмы размножаются быстрее крупных, а домашние животные размножаются быстрее диких.
Весь мир живых существ в настоящее время подразделяют на две большие систематические группы: прокариоты и эукариоты.
Прокариоты (от лат. pro — вперед, вместо и греч. кагуоп — ядро) — организмы, не обладающие, в отличие от эукариотов, оформленным клеточным ядром и типичным хромосомным аппаратом. Наследственная информация у них реализуется и передается через ДНК, типичный половой процесс отсутствует. К ним относятся бактерии, например, сине-зеленые водоросли. В системе органического мира прокариоты составляют над-царство.
Эукариоты (от греч. еu — хорошо, полностью и karyon — ядро) — организмы, обладающие в отличие от прокариотов, оформленным клеточным ядром, отделенным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал у них заключается в хромосомах, характерен половой процесс. К ним относится все, кроме бактерий.
Самыми низкоорганизованными живыми организмами являются те, у которых отсутствует истинное ядро клетки, ДНК располагается в клетке свободно, не отделяясь от цитоплазмы ядерной мембраной. Эти организмы получили название прокариоты. Все остальные организмы называются эукариоты.
Именно прокариотам обязана наша планета появлением атмосферы. Прокариоты могли существовать в совершенно немыслимых условиях, которые сложились на нашей планете 3 млрд лет назад — интенсивная ультрафиолетовая радиация, не удерживаемая озоновым слоем, активнейший вулканизм — и были одними из самых приспособленных живых существ. Их потомки, например, сине-зеленые водоросли и сейчас обладают необыкновенной живучестью.
Огромный шаг в эволюции живого вещества был сделан, когда появились эукариоты с их кислородным дыханием. На переход от прокариотов к эукариотам, вызвавшем грандиозную перестройку биосферы, ушло еще около миллиарда лет. За обретение кислородного голодания прокариоты заплатили тем, что они стали смертны в обычном смысле слова, в отличие от эукариотов, которые, по-видимому, не имели естественной смерти. Но вместе с этим они приобрели и значительно большую, чем у прокариотов, эффективность использования энергии, благодаря чему смогли гораздо быстрее эволюционировать и стали способны к самосовершенствованию.
4. Миграция и распределение живого вещества
В связи с действием солнечной энергии и внутренней энергии Земли в биосфере совершаются постоянные процессы движения и перераспределения вещества. В ней осуществляется массовый перенос твердых, жидких и газообразных тел при различных температурах и давлениях. На Земле ежегодно разрушатся 1012 тонн живого вещества из общего запаса 1013 тонн. Такой интенсивный круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость и целостность, связан с жизнедеятельностью биомассы планеты. В отличие от мертвой, материи живое вещество способно к аккумуляции энергии, размножению и обладает огромной скоростью реакций. На Земле нет силы более постоянно действующей, а поэтому и более могущественной по своим последствиям, чем живые организмы, взятые вместе. Жизнь на Земле невозможна без круговорота веществ. Аккумуляция и минерализация происходит в биоценозах. Основной круговорот углерода состоит в превращении СO2 в живое вещество, из которого при разложении бактериями и дыханием вновь образуется СО2
Круговорот азота связан с превращением в нитраты молекулярного азота атмосферы за счет деятельности некоторых бактерий и энергии грозовых разрядов. Нитраты усваиваются растениями. В составе их белков азот попадает к животным, а после отмирания растений и животных — в почву, где гнилостные бактерии разлагают органические остатки до аммиака, который затем окисляется бактериями в азотную кислоту. Таким образом, накопление химических элементов в живых организмах и освобождение их в результате разложения мертвых — характерная особенность биогенной миграции.
Обновление биомассы на суше происходит в среднем за 15 лет, причем для лесной растительности эта величина значительно больше, а для травянистой — значительно меньше. В океане общая масса живого вещества обновляется в среднем через каждые 25 дней. Обновление всей биомассы Земли осуществляется за 7—8 лет.
5. Постоянство биомассы живого вещества
Количество биомассы живого вещества приобретает тенденцию к определенному постоянству. Это достигается тем, что в природе есть противоположная направленность процессов.
Важнейшим звеном биохимического круговорота является фотосинтез — мощный естественный процесс, вовлекающий ежегодно в круговорот огромные массы вещества биосферы и определяющий ее высокий кислородный потенциал. Этот процесс выступает как регулятор основных геохимических процессов в биосфере и как фактор, определяющий наличие свободной энергии верхних оболочек земного шара. За счет углекислоты и воды синтезируется органическое вещество и выделяется свободный кислород. Фотосинтез происходит на всей поверхности Земли и создает огромный геохимический фактор, который может быть выражен количеством массы углерода, ежегодно вовлекаемой в построение органического живого вещества всей биосферы. Продуктивность планетарного фотосинтеза может быть выражена в количестве масс углекислоты и воды, потребляемых всеми растениями земного шара в течение года. Учитывая то, что воды мирового океана прошли через биогенный цикл, связанный с фотосинтезом, не менее 300 раз, свободный кислород атмосферы обновлялся не менее одного миллиона раз.
При гибели организма происходит обратный процесс — разложение органического вещества путем окисления, гниения и т.п. с образованием продуктов разложения.
Напряженность жизни выражается в росте и размножении организмов. За все время развития биосферы энергия Солнца превращалась в биохимическую энергию размножения живых организмов. При этом поглощенная энергия разделялась на два компонента: компонент роста, приводящий к определенной массе данного тела, и компонент размножения, определяющий увеличение числа организмов данного вида.
6. Функции живого вещества в биосфере Земли
Функции живого вещества в атмосфере Земли довольно разнообразны. В.И. Вернадский выделял пять таких функций:
1. Газовая функция. Осуществляется зелеными растениями. Для синтеза органических веществ растения используют углекислый газ, выделяя при этом в атмосферу кислород. Весь остальной органический мир использует кислород с процессе дыхания и пополняет при этом запасы углекислого газа в атмосфере. По мере увеличения биомассы зеленых растений изменяется газовый состав атмосферы: снижается содержание углекислого газа и увеличивается концентрация кислорода. Таким образом, живое вещество качественно изменило состав атмосферы — геологической оболочки Земли.
2. С газовой функцией тесно связана окислительно-восстановительная функция. В процессе своей жизнедеятельности и после своей гибели организмы, обитающие в разных водоемах, регулируют кислородный режим и тем самым создают условия, благоприятные для растворения ряда металлов, что приводит к образованию осадочных пород.
3. Концентрационная функция проявляется в способности живых организмов накапливать различные химические элементы, например, в таких растениях-накопителях, как осока, хвощ, содержится много кремния. Благодаря осуществлению концентрационной функции живые организмы создали многие осадочные породы: залежи мела, известняка и т.п.
4. Биохимическая функция связана с ростом, размножением и перемещением живых организмов в пространстве. Размножение приводит к быстрому распространению живых организмов и расползанию живого вещества в разные географические области.
5. Биохимическая деятельность охватывает все возрастающее количество вещества земной коры для нужд промышленности, транспорта, сельского хозяйства и бытовых потребностей человека.
Заключение
«Быть живым, — писал В.И. Вернадский, — значит, быть организованным». На протяжении миллиардов лет существования биосферы организованность создается и сохраняется благодаря деятельности живых организмов.
Список литературы
1. Дягилев Ф.М. Концепции современного естествознания. — М.: Изд. ИЭМПЭ, 2008.
2. Недельский Н.Ф., Олейников Б.И., Тулинов В.Ф. Концепции современного естествознания. – М: Изд. Мысль, 2006.
3. Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания.- М.: Изд. ЮНИТИ, 2005.
3. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. – М.: Изд. ЮНИТИ, 2004.
www.ronl.ru
РЕФЕРАТ ПО БИОЛОГИИ
на тему:
“Характерные особенности живых организмов.”
Анохин Вячеслав Сергеевич
группа ВТ-2Москва - 1998Всем живым организмам в большей или меньшей степени свойственны определенные размеры и форма, обмен веществ, подвижность, раздражимость, рост, размножение и приспособляемость. Хотя этот перечень кажется вполне четким и определённым, граница между живым и неживым довольно условна, и будем ли называть, например, вирусы живыми или неживыми, зависит от того определения жизни, которое мы примем. Неживые объекты могут обладать одним или несколькими из перечисленных свойств, но никогда не проявляют всю совокупность этих свойств одновременно. Кристаллы в насыщенном растворе могут “расти”, кусочек металлического натрия начинает быстро “бегать” по поверхности воды, а капля масла, плавающая в смеси глицерина и спирта, выпускает псевдоподии и передвигается наподобие амёбы.
Подавляющее большинство проявления жизни в конечном счете можно объяснить на основании тех же физических и химических законов, которым подчиняются неживые системы. Из этого следует, что если бы мы достаточно хорошо знали химическую и физиологическую основу жизненных явлений, то мы, возможно, были бы в состоянии синтезировать живое вещество. В сущности ферментативный синтез специфических молекул ДНК, осуществленный в пробирке Артуром Конбергом в 1958г., уже можно рассматривать как важный первый шаг в этом направлении*. Противоположный взгляд, называемый витализмом, был широко распространен среди биологов до начала этого века; они считали, что жизнь обуславливают и контролируют силы особого рода, необъяснимые в понятиях физики и химии. Многие явления жизни, казавшиеся такими таинственными при их первом открытии, удалось понять без привлечения особой “жизненной силы”, и разумно будет предположить, что и другие проявления жизни при их дальнейшем исследовании окажутся объяснимыми на научной основе.
* В конце 1967 г. А.Корнберг и его сотрудники получили новые важные результаты. Им удалось синтезировать специфическую ДНК вируса Æ Х174, обладающую биологической активностью. При заражении клеток эта искусственная ДНК ведет себя точно так же, как природная ДНК этого вируса.[В.С.1] Специфическая организация. Каждый род живых организмов обладает характерными для него формой и внешним видом; взрослые индивидуумы каждого рода организмов, как правило, имеют характерную величину. Неживые объекты обычно имеют гораздо менее постоянные размеры и форму. Живые организмы не гомогенны, а состоят из различных частей, выполняющих специальные функции; таким образом, они характеризуются специфической сложной организацией. Структурной и функциональной единицей как растительных, так и животных организмов служит клетка - наиболее простая частица живого вещества, способная существовать самостоятельно. Но и сама клетка имеет специфическую организацию; клетки каждого типа обладают характерными размерами и формой, они имеют плазматическую мембрану, отделяющую живое вещество от окружающей среды, и содержат ядро - специализированную часть клетки, отдельную от остального ее вещества ядерной оболочкой. Ядро, как мы узнаем позже, играет важную роль в контроле и регулировании функций клетки. Тела высших животных и растений имеют ряд последовательно усложняющихся уровней организации: клетки организованы в ткани, ткани - в органы, а органы - в системы органов.. Обмен веществ. Совокупность всех химических процессов, осуществляемых протоплазмой и обеспечивающих ее рост, поддержание и восстановление, называется обменом веществ или метаболизмом. Протоплазма каждой клетки непрерывно изменяется: она поглощает новые вещества, подвергает их разнообразным химическим изменениям, строит новую протоплазму и превращает в кинетическую энергию и тепло потенциальную энергию, заключенную в крупных молекулах белков, жиров и углеводов, по мере того как эти вещества превращаются в другие, более простые соединения. Это постоянное расходование энергии представляет собой одну из специфических и характерных особенностей живых организмов. Некоторые типы протоплазмы отличаются высокой интенсивностью обмена; очень высока она, например, у бактерий. Другие типы, как, например, протоплазма семян и спор, имеют столь низкий уровень обмена, что его с трудном можно обнаружить. Даже в пределах одного вида организмов или у одной особи интенсивность обмена может меняться в зависимости от таких факторов, как возраст, пол, общее состояние здоровья, активность эндокринных желез или беременность.
Процессы обмена могут быть анаболическими или катаболическими. Термин анаболизм относится к тем химическим процессам, при которых более простые вещества соединяются между собой с образованием более сложных веществ, что приводит к накоплению энергии, построению новой протоплазмы и росту. Катаболизмом же называют расщепление этих сложных веществ, приводящее к освобождению энергии и к износу и расходованию протоплазмы. Процессы того и другого типа протекают непрерывно; более того, они находятся в сложной взаимозависимости и их трудно отделить друг от друга. Сложные соединения расщепляются, и их составные части соединяются друг с другом в новых комбинациях, образуя другие вещества. Примером сочетания катаболизма с анаболизмом могут служить взаимные превращения углеводов, белков и жиров, непрерывно происходящие в клетках нашего тела. Поскольку большинство анаболических процессов требует затраты энергии, должны происходить какие-то катаболические процессы, которые доставляли бы энергию для реакций, связанных с построением новых молекул.
Как у растений, так и у животных есть анаболическая и катаболическая фазы обмена. Однако растения (за некоторым исключением) обладают способностью синтезировать свои собственные органические вещества из неорганических веществ почвы и воздуха; животные же зависят в своем питании от растений.Подвижность. Третья особенность живых организмов - это их способность к движению. Подвижность большинства животных совершенно очевидна: они ползают, плавают, бегают или летают. У растений движения гораздо более медленны и не так заметны, но они все же происходят. Некоторые животные - губки, кораллы, устрицы, кое-какие паразиты - не передвигаются с места на место, но у большинства из них имеются реснички или жгутики, приводящие в движение окружающую их жидкую среду, которая доставляет этим животным пищу и все необходимое для жизни. Движение может быть результатом мышечного сокращения, биения микроскопических протоплазменных волосков, называемых ресничками и жгутиками, или медленного течения массы протоплазмы (амебоидное движение). Течение протоплазмы в клетках листьев растений известно также под названием циклоза.Раздражимость. Живые организмы обладают раздражимостью: они реагируют на раздражители, т.е. на физические или химические изменения в непосредственно окружающей их среде. Раздражители, вызывающие реакцию у большинства животных и растений, - это изменения цвета, интенсивности или направления световых лучей, температура, давление, звук и изменения в химическом составе почвы, воды или атмосферы, окружающей организм. У человека и других сложноорганизованных животных некоторые высокоспециализи-рованные клетки тела обладают особой чувствительностью к раздражителям определенного типа: палочки и колбочки в сетчатке глаза реагируют на свет, определенные клетки в носу и во вкусовых почках языка - на химические раздражения, а специальные клетки кожи - на изменения температуры или давления. У низших животных и у растений такие специализированные клетки могут отсутствовать, но весь организм реагирует на раздражение. Одноклеточные животные и растения отвечают движением по направлению к раздражителю или от него при воздействии тепла или холода, некоторых химических веществ, света или при прикосновении микроиглы.
Раздражимость растительных клеток не всегда бывает такой заметной, как раздражимость животных клеток, но и растительные клетки чувствительны к изменениям окружающей их среды. Течение протоплазмы в клетках растений иногда ускоряется или прекращается под действием изменений в освещении. Некоторые растения (например, венерина мухоловка, растущая в болотах Каролины) обладают поразительной чувствительностью к прикосновению и могут ловить насекомых. Их листья способны перегибаться вдоль средней жилки, а края листьев снабжены волосками. В ответ на раздражение, производимое насекомым, лист складывается, его края сближаются, а волоски, переплетаясь, не позволяют добыче выскользнуть. Затем лист выделяет жидкость, которая убивает и переваривает насекомое. Способность ловить насекомых развилась как приспособление, позволяющее таким растениям получать часть необходимого для их роста азота из “поедаемой” добычи, так как почва, на которой они растут, очень бедна азотом.Рост. Следующая особенность живых организмов - рост - представляет собой результат анаболизма. Прирост массы протоплазмы может происходить за счет увеличения размеров отдельных клеток, за счет увеличения числа клеток или за счет того и другого. Увеличение размеров клеток может быть следствием простого поглощения воды, но такого рода набухание обычно не рассматривается как рост. Понятие рост относится лишь к тем процессам, при которых увеличивается количество живого вещества организма, измеряемое количеством азота или белка. Рост различных частей организма может быть либо равномерным, либо одни части растут быстрее, так что пропорции тела по мере роста изменяются. Некоторые организмы (например, большинство деревьев) могут расти в течение неопределенно долгого времени. Большинство животных имеет ограниченный период роста, заканчивающийся по достижении взрослым животным определен-ных размеров. Одна из замечательных особенностей процесса роста состоит в том, что всякий растущий орган продолжает в то же время функционировать.Размножение. Если есть какое-либо свойство, которое можно считать совершенно обязательным атрибутом жизни, так это способность к воспроизведению. Наиболее простые вирусы лишены обмена веществ, не двигаются и не растут, и все-таки, поскольку они способны воспроизводить себя (а также мутировать), большинство биологов считает их живыми организмами. Одно из основных положений биологии гласит, что “всё живое происходит только от живого”.
Классические опыты, опровергающие теорию самоп-роизвольного зарождения жизни, произвел итальянец Франческо Реди около 1680г. Реди очень простым способом доказал, что “черви” (личинки мух) не образуются из гниющего мяса. Он положил по куску мяса в три банки, одну из которых оставил открытой, второю обвязал тонкой марлей, а третью - пергаментом. Все три куска мяса начали гнить, но “черви” появились только в мясе, находившемся в открытой банке. Несколько червяков появилось на марле, покрывавшей вторую банку, но в мясе их не было, как не было и в мясе, закрытом пергаментом. Таким образом Реди доказал, что “черви” не возникли из гниющего мяса, а вывелись из яиц, отложенными мухами, привлеченными запахом разлагающегося мяса. Дальнейшие наблюдения показали, что из личинок развиваются взрослые мухи, которые снова откладывают яйца. Примерно через два столетия Луи Пастер установил, что и бактерии возникают не путем самозарождения, а только от предсуществовавших бактерий. Субмикроскопические фильтру-ющиеся вирусы не образуются из невирусного материала, а происходит только от существовавших ранее вирусов.
Процесс размножения может сводиться к простому разделению одного индивидуума на два. Однако у большей части животных и растений он связан с образованием специализированных яйцевых и семенных клеток, которые, соединяясь между собой, образуют оплодотворенное яйцо (зиготу), развивающееся в новый организм. У некоторых паразитических червей процесс размножения совершается путем образования нескольких совершенно различных форм, каждая из которых порождает последующую, пока цикл не завершится вторичным появлением взрослой формы.Приспособление, или адаптация. Способность растения или животного приспособляет ему выживать в мире, полном неожиданных перемен. Тот или иной вид может либо отыскивать пригодную для его жизни среду, либо претерпевать изменения, делающие его лучше приспособленным к существующим в данный момент внешним условиям. Адаптация может осуществляться путем немедленного изменения, основанного на раздражимости протоплазмы, или путем длительного процесса мутирования и отбора. Очевидно, что отдельное растение или животное не может приспособиться ко всем возможным условиям среды, а это означает, что существуют определенные области, где оно не в состоянии будет выжить. Перечень факторов, которые могут ограничивать распространение вида, почти бесконечно: вода, свет,. Температура, пища, хищники, конкуренты, паразиты и т.д. [В.С.2] [В.С.3]
bukvasha.ru
