к списку статей
Биология как наука. Часть 1
На этой странице вы узнаете
- Почему маленькие гидры не боятся мясорубки?
- Почему нашего общего предка с бактериями зовут Лука?
- Возможна ли жизнь только на уровне молекул?
Со словом «биология» мы знакомы еще с раннего детства, но становясь взрослыми, мы постепенно окутываем этот термин дымкой сложности и недоступности. Но это совершенно ошибочно — биология окружает каждого из нас — и если вы в детстве задавались вопросами «Почему трава зеленая?» или «Почему вымерли динозавры?», то вы мыслили, как биолог! Что же значит быть биологом и какими тайнами занимается биология? С этими вопросами мы разберемся сегодня в этой статье.
Что такое биология?
Если выпустить биолога в лес, его вряд ли привлекут камни, горные породы, реки, протекающие в этой местности, или состав атмосферного воздуха (хотя и это, несомненно, интересно!), а все потому, что все эти объекты принадлежат неживой природе. Зато биолог точно заинтересуется растительностью и живностью в лесу, то есть объектами живой природы. И вот мы с вами уже почти можем дать определение термину «биология»:
Биология — это наука, изучающая живых существ, их взаимодействие между собой и средой обитания, а также закономерности живых систем.
Четко определить границы биологии сложно, потому что эта наука изучает все аспекты жизни и буквально все, что с ней связано. Живые организмы непрерывно изменяются, обретают все новые и новые свойства, а значит, изучение биологии потенциально бесконечно. Поэтому главная задача биолога — непрерывный поиск ответов на вопросы о природе жизни при помощи научных методов.
А теперь, когда мы немного вдохновились, попробуем более конкретно поговорить о тех объектах, которые изучает биология.
Признаки живого
Чисто интуитивно мы понимаем, что робот-пылесос — неживой объект, даже если он может двигаться и разговаривать со своим хозяином. Но как более точно определить, что объект живой? Можно, конечно, потыкать палкой. Но такой метод считается ненаучным.
Давайте попробуем выбрать что-то более конкретное и разберемся с характеристиками, которые объединяют все живые организмы.
Спора бактерии и пылинка движутся по воздуху примерно с одинаковой скоростью, обе, на первый взгляд, не проявляют никаких признаков активности. Но спора считается формой жизни, а пылинка — нет… Почему это так?
Биологи составили перечень признаков живого — своеобразных критериев, по которым можно понять, что мы имеем дело с живым объектом. Давайте рассмотрим их подробнее.
- Обмен веществ и энергии с окружающей средой
Часто о стройных людях можно услышать, что у них быстрый метаболизм.
Метаболизм (обмен веществ) — это все химические реакции, протекающие в живом организме.
Скорость метаболизма — понятие относительное, но теперь мы точно знаем, что сам факт наличия метаболизма — это признак живого. Организмы вынуждены питаться, так как из пищи они получают соединения, необходимые для построения клеток. Вместе с этим при расщеплении пищи образуется энергия — она нужна живым организмам для протекания всех процессов. Если говорить про более конкретные процессы, которые относятся к метаболизму и обмену энергии, то среди них можно выделить дыхание, фотосинтез, хемосинтез. Подробнее об этих процессах — о реакциях метаболизма и всех его возможных проявлениях можно почитать в статье «Фотосинтез, хемосинтез, энергетический обмен».
У некоторых форм жизни (вирусных частиц, цист простейших и спор бактерий) обмен веществ с внешним миром не происходит совсем или протекает замедленно. Причину медленного метаболизма в неблагоприятных условиях среды легко объяснить: если нечего кушать, то и энергию тратить нужно экономно.
Обмен веществ нормализуется при попадании организма в благоприятные для жизни условия. Именно поэтому медицинские инструменты не замораживают, а кипятят перед использованием, ведь при высоких температурах бактерии погибают, а при низких — образуют споры, что дает им возможность в дальнейшем продолжить жизнедеятельность.
Получается, что благодаря обмену веществ мы все обладаем сверхспособностью, то есть способны к превращениям, правда, они происходят на уровне молекул, когда вещества в ходе метаболизма претерпевают изменения, но чем это не магия? И именно благодаря этой магии организмы изменчивы, о чем мы поговорим дальше.
- Рост и развитие
Иногда эти два понятия используют как синонимы, но в биологии это работает не совсем так: мы говорим, что организм растет, когда он увеличивается в размерах, а если будем говорить про какие-то изменения свойств, то речь уже будет идти про развитие.
Например, когда головастики превращаются во взрослых лягушек, они становятся больше, то есть растут, но при этом параллельно у них пропадают плавники и развиваются конечности наземного типа. Это говорит об их развитии.
Еще один пример проявления роста и развития — это онтогенез стрекозы. Для нее характерно прямое развитие, то есть развитие без стадии куколки. Взрослая особь откладывает яйца, из которых вылупляется личинка — небольшое насекомое, из которого в будущем будет развиваться взрослая особь. Здесь мы будем наблюдать и рост (увеличение в размерах), и развитие (личинка становится похожей на взрослую стрекозу).
А чтобы подробнее узнать о прямом и непрямом развитии, можно прочитать статью «Размножение и развитие организмов, часть 2».
Далеко не все организмы способны увеличиваться в размерах, но все они развиваются: даже у одноклеточных форм в процессе старения возникают или редуцируются определенные органоиды.
Редукция — упрощение или полное исчезновение какого-то органа в процессе эволюции.
У паразитических червей за ненадобностью утрачивается пищеварительная система: незачем самому переваривать пищу, если ты и так плаваешь в кашице из питательных веществ. У подземных животных, например, у крота, очень плохое зрение: все равно в темноте оно бесполезно.
Разберем пример задания ЕГЭ №1. В этой линии необходимо заполнить табличку с пропущенным термином.
Задание. Впишите соответствующий пропущенный термин
Признак живого Пример
Метаболизм Расщепление органических молекул в клетке
? Появление рогов у быка
Решение. Телята не сразу рождаются с рогами, они появляются в течение жизни при взрослении. То есть изначально рогов не было, а потом они появились, следовательно, этот признак изменился, и речь идет о таком свойстве живого, как развитие.
Ответ: развитие
- Дискретность и целостность
Эти слова мы скорее ожидаем увидеть в учебнике математики, чем среди биологических терминов. Что же означают дискретность и целостность в биологии? Разберемся с этим вместе.
Дискретность — наличие отдельных структур в составе организма.
Целостность — взаимосвязь этих структур.
На первый взгляд, может показаться, что эти два свойства противоречат друг другу, ведь о каком единстве может идти речь, если организм состоит из отдельных структур? Дело в том, что любой живой организм состоит из различных частей: многоклеточное животное состоит из клеток, одноклеточное — из органоидов, погруженных в цитоплазму и покрытых мембраной. Этот факт является доказательством того, что все организмы дискретны. Но в свою очередь утрата какого-либо компонента организма приводит к патологии (а иногда даже к гибели). Следовательно, организмы целостны и все их структурные части взаимосвязаны.
Можно провести аналогию с клавиатурой. Она является дискретным объектом: ее тело состоит из множества кнопок. Она является целостным «организмом»: вместе все кнопки помогают набирать текст или код. Но стоит вашему котику опрокинуть чашку с чаем на клавиатуру, как некоторые кнопки выходят из строя. И тогда это приводит к патологии: нормальный текст уже не наберешь, клавиатура становится бесполезной. Целостность нарушается. У живых организмов все работает так же: нарушение работы одной небольшой структуры может привести к тяжелым последствиям для всего организма.
Растительная клетка дискретна — она состоит из множества более мелких структур
А погрузиться глубже в детали строения клеток поможет статья «Цитология».
- Наследственность и изменчивость
Мы часто можем слышать фразы вроде «Эта девочка так похожа на своего папу!». Эта ситуация иллюстрирует такое свойство живого, как наследственность.
Наследственность — это способность организмов передавать свои признаки потомству.
Конечно, ярче всего доказывает это свойство наличие внешних сходств у родителей и детей, например, цвет глаз или горбинка на носу. Но передаются и другие признаки — особенности метаболизма, развития, наследственные заболевания. Эти характеристики кодируются генами — участками хромосом, которые несут информацию об определенных признаках. Именно поэтому ген называют единицей наследственности. Чтобы еще лучше разобраться с этими понятиями, можно прочитать статью «Генетическая информация в клетке».
Несмотря на то, что наследственность играет важную роль, все же мы не можем сказать, что ребенок является полной копией своих родителей: так или иначе у родителей и ребенка есть свои особенности. Это возможно благодаря следующему свойству живого — изменчивости.
Изменчивость — свойство организмов приобретать новые признаки в процессе развития.
Нередки случаи, когда в семье рождается ребенок с заболеванием, которое никогда раньше среди родственников не встречалось. Это может означать, что у ребенка произошла мутация — случайное изменение в геноме. Однако не всегда мутации бывают вредными: есть и полезные, и нейтральные изменения генотипа (совокупности генов организма).
Пример полезной мутации — появление темной окраски у бабочки березовой пяденицы, живущей в городе. В городских условиях с развитием промышленности появилось больше пыли и темной копоти, и такой окрас помогает ей прятаться от хищников.
Появление темной окраски у березовой пяденицы
Вредные мутации вызывают заболевания, например, гемофилию (нарушение свертывания крови), ихтиоз (изменения эпидермиса кожи), серповидноклеточную анемию.
1 — эритроциты (клетки крови) здорового человека, 2 — эритроциты при серповидноклеточной анемии — заболевании, вызванном вредной мутацией. Эритроциты такой формы не могут полноценно выполнять свою функцию, так как они переносят меньше кислорода.
При нейтральных мутациях изменяется ДНК, но при этом сам признак либо остается неизменным, то есть видимых изменений не происходит, либо его изменение не приводит к серьезным последствиям. К примеру нейтральной мутации можно отнести гетерохромию — разный цвет глаз, ведь она не приносит ни пользы, ни вреда.
Если вас заинтересовала изменчивость и вы хотите познакомиться с ней поближе, то в этом вам может помочь статья «Закономерности изменчивости».
- Гомеостаз или саморегуляция
Когда мы приходим на прием к врачу, мы слышим фразы вроде «Давление в норме» или «Уровень гормонов в крови в норме». Как же человек и другие организмы могут поддерживать постоянство разных показателей? Это возможно благодаря следующему свойству живого — гомеостазу.
Гомеостаз — поддержание постоянства внутренней среды.
Каждый живой организм ежедневно стремится к балансу во всем. Если измерить температуру тела здорового человека, то она будет примерно одинакова у всех. Ежедневно наши клетки образуют одни и те же соединения, чтобы поддерживать одинаковый состав и соотношение химических соединений. Все это как раз и относится к тому, что мы называем гомеостазом.
Саморегуляция происходит не только на уровне показателей внутренней среды, но и на уровне целых органов и частей тела. Наверняка все знают, что если ящерице наступить на хвост, то она без проблем его сбросит и отрастит новый. Это возможно благодаря такому свойству, как регенерация.
Регенерация — восстановление утраченных или поврежденных участков тела.
Но есть организмы, способность к регенерации которых совершенно поражает воображение!
| Почему маленькие гидры не боятся мясорубки? Если посмотреть под микроскопом на водные растения, очень часто на них можно встретить маленьких кишечнополостных существ — гидр. Самые большие из них могут достигать двух сантиметров, но это не мешает им быть практически неуязвимыми. Способность гидр к регенерации настолько высока, что они могут полностью восстановить свое тело, даже если их пропустить через мясорубку! Так что в поединке гидры против мясорубки счет будет 1:0 в пользу гидры. |
А может ли гидра при необходимости избежать встречи с мясорубкой? Конечно да, благодаря следующему свойству живых организмов.
- Раздражимость
Гидра, как и любой другой организм, может отреагировать на опасность, например, бегством. Человек, когда касается горячего предмета, резко одергивает руку, пытаясь уберечь себя от тяжелого ожога. Эти реакции являются проявлением еще одного свойства живого — раздражимости.
Раздражимость — способность живого организма реагировать на воздействия внешней среды.
Если мы говорим о тех реакциях, которые возникают при участии нервной системы, то такую реакцию можно назвать рефлексом.
Рефлекс — реакция на раздражитель, обусловленная работой нервной системы.
Рефлексы необходимы, чтобы упрощать жизнь организму, так как это максимально быстрая реакция в ответ на раздражитель. Например, сейчас при чтении статьи у нас автоматически каждая буква ассоциируется с каким-то звуком. Это происходит незаметно для нас, но пока мы читаем, буквы (раздражители) вызывают у нас определенную реакцию (буквы складываются в звуки, а потом в слова). А подробнее о том, как работают рефлексы, можно почитать в статье «Нервная система».
Даже у самых простых организмов, которые обладают нервной системой, есть рефлексы. Маленькие гидры, о которых мы говорили выше, при касании «убегают» от потенциального источника опасности. А как быть с организмами, у которых нет нервной системы, например, с одноклеточными? У них возможны таксисы — направленные движения в ответ на определенные раздражители, например, на свет или химические вещества. Подробнее о таких реакциях можно прочитать в статье «Простейшие».
Движение амебы к каплям питательного бульона или подальше от кристалла соли — примеры таксисов.
Даже у растений, которые кажутся относительно неподвижными, есть ростовые движения в сторону раздражителей! Например, подсолнечник и многие другие растения имеют рост, направленный в сторону источника света (это называют фототропизмом), а еще их цветки могут поворачиваться к свету.
А подробнее про особенности роста у растений можно узнать в статье «Основные процессы жизнедеятельности растений».
- Размножение (самовоспроизведение)
Все живые организмы стремятся к тому, чтобы максимально захватить планету, а для этого необходимо увеличивать численность особей. Поэтому все живые организмы способны к размножению — воспроизведению себе подобных организмов.
Различают два типа размножения:
- половое;
- бесполое.
В половом размножении участвуют половые клетки — гаметы. Главная его цель — образование новых комбинаций признаков для развития вида.
В бесполом размножении гаметы не принимают участия, поэтому дочерний организм максимально похож на материнскую особь. Такой тип размножения полезен в постоянных условиях среды: если все стабильно хорошо, то не нужно подстраиваться под условия и организмы могут оставаться в неизменном виде долгое время.
Частным видом бесполого размножения является вегетативное, которое протекает без образования особых структур, частями тела. Очень удобно: можно просто «оторвать» частичку себя и вырастить из этого новый организм.
Вегетативное размножение гидры
Познакомиться с видами размножения можно, прочитав статью «Размножение и развитие организмов».
- Сходное химическое строение
Если изучить состав клеток всех живых организмов, то окажется, что мы все состоим примерно из одних и тех же элементов и соединений. Большую массу клеток составляет вода, а следующими после нее по списку идут органические соединения:
- белки;
- жиры;
- углеводы;
- нуклеиновые кислоты.
Поэтому в любом живом организме в очень больших концентрациях присутствуют углерод (С), водород (Н), азот (N), кислород (О) и фосфор (Р) — компоненты органических веществ. Такие элементы называются органогенами, они незаменимы и есть в каждой клетке без исключения.
Помимо органогенов, в клетке имеются макро- и микроэлементы — элементы, которые содержатся уже в меньшем количестве. Их присутствие тоже очень важно для нормального протекания процессов жизнедеятельности. Отличаются эти соединения процентным содержанием — концентрацией.
А подробнее о химическом строении клеток можно прочитать в статье «Цитология. Клеточная теория. Химический состав клетки».
А как вообще так получилось, что клетки всех организмов имеют похожий химический состав? С этим нам поможет разобраться некий Лука, о котором мы поговорим ниже.
| Почему нашего общего предка с бактериями зовут Лука? Сейчас ученые придерживаются мнения, что все живые организмы имеют единое происхождение. Это означает, что и человек, и растения, и животные, и грибы, и бактерии имеют общего предка, которого принято называть последним универсальным общим предком. На английском это звучит как Last Universal Common Ancestor (LUCA), поэтому биологи ласково называют этот теоретически существовавший организм Лукой. Именно от него все существующие сейчас организмы получили основные признаки, в том числе и схожий химический состав клеток. Так что даже далекие от нас бактерии являются нашими родственниками, и это в том числе можно доказать, изучив химический состав клеток человека и бактерии. |
А откуда живые организмы берут все те соединения, которые входят в состав клеток? С этим нам поможет разобраться следующее свойство живого.
- Открытость
Живые организмы активно взаимодействуют с окружающей средой. В чем же заключается это взаимодействие? Извне можно получать питательные вещества и энергию, которые используются организмами в процессах жизнедеятельности. В свою очередь сами организмы тоже выделяют в окружающую среду питательные вещества и энергию, то есть происходит своеобразный обмен. Это свойство живых организмов называют открытостью.
Открытость — это свойство живых организмов, заключающееся в наличии потока веществ и энергии между организмами и окружающей средой.
Разберемся с этим свойством на примере. Заяц питается травой: вместе с пищей он получает вещества, при разрушении которых выделяется энергия. То есть для зайца еда является и источником химических соединений, и источником энергии (такую энергию называют энергией химических связей). В процессе метаболизма у зайца происходят превращения этих соединений, при этом образуются продукты обмена, которые выделяются в окружающую среду. При этом в процессах жизнедеятельности часть энергии теряется и просто выделяется в виде тепла, которое попадает во внешнюю среду.
- Ритмичность (цикличность)
Если мы будем наблюдать за каким-нибудь живым организмом в течение длительного времени, то мы заметим, что его активность изменяется по четким закономерностям. Например, ночные птицы (совы, сычи и другие) охотятся ночью, а днем они спят. Это свойство живых организмов называют ритмичностью или цикличностью.
Ритмичность (цикличность) — это свойство живых организмов, проявляющееся в периодических изменениях интенсивности физиологических функций.
Ярким проявлением цикличности являются сезонные миграции перелетных птиц. Когда в местах их гнездования постепенно пропадает кормовая база (то есть перед наступлением холодов), они перелетают на те территории, где можно добыть себе пропитание — это места зимовок. Другой пример ритмичности — это циклы сна и бодрствования у животных. Многие из них ведут дневной образ жизни, то есть их максимальная активность наблюдается в светлое время суток, а ночью период бодрствования сменяется на сон.
Таким образом, если объект обладает метаболизмом, ростом, дискретностью, наследственностью и изменчивостью, гомеостазом, характерным для живых организмов химическим строением, раздражимостью, открытостью и ритмичностью — поздравляем, перед вами живой организм! А когда мы разобрались, чем же отличаются организмы от неживых объектов, мы можем рассмотреть, как вообще они организованы и как взаимодействуют между собой.
Уровни организации жизни
Гуляя по лесу, мы бессознательно понимаем, что этот лес представляет из себя единую систему, в которой все элементы связаны между собой. Если разобраться и постараться упорядочить эту систему, то мы увидим, что у нее есть определенные уровни организации, которые сейчас и будем обсуждать.
Уровни организации жизни выделяются для того, чтобы понимать, в рамках какой ступени развития исследователь изучает живой объект. К примеру, ученые-генетики изучают молекулярный уровень организации жизни, а экологи — популяционно-видовой и экосистемный (иногда затрагивая биосферный).
Различают следующие уровни организации жизни.
- Молекулярный уровень
Молекулярный уровень представляет собой совокупность взаимодействующих молекул органических веществ. На этом уровне происходят такие процессы, как окисление углеводов, репликация ДНК.
| Возможна ли жизнь только на уровне молекул? Если давать короткий ответ, то да. Если говорить чуть подробнее, то есть такая интересная форма жизни, как вирусы, об отношении которых к живым организмам до сих пор ведутся жаркие споры. Вирусы обладают свойствами живых организмов, только если они находятся внутри клеток другого организма (организма-хозяина), но при этом сами вирусы не имеют клеточного строения. Главная задача вирусов — образовать свои белки и размножить наследственный материал при помощи клеток хозяина, то есть все процессы в жизни вирусов происходят на уровне молекул. Так что жизнь возможна даже у совсем крохотных белковых частичек! А чтобы продолжить знакомство с вирусами, можно прочитать статью «Вирусы». |
Молекулы, о которых мы сейчас говорили, складываются в специальные структуры клетки — органоиды. Таким образом, мы переходим на следующий уровень.
- Органоидный (субклеточный) уровень
Он включает в себя структуры, которые находятся внутри клетки, то есть отдельные органоиды клетки и процессы, происходящие в них. Например, формирование ламелл из тилакоидов в хлоропласте, синтез субъединиц рибосомы в ядре.
Если у вас возникли сложности с терминами из примера, то разобраться с ними поможет статья «Цитология».
Далее органоиды объединяются между собой, образуя клетки, а мы тем временем переходим на следующий уровень организации жизни.
- Клеточный уровень
Клетка — структурно-функциональная единица живого организма.
Клеточный уровень — первый уровень, на котором мы можем наблюдать абсолютно все признаки живого. Даже если организм состоит из одной клетки, он может свободно размножаться, реагировать на воздействия окружающей среды, питаться, поддерживать постоянство внутренней среды. Пока мы читаем эту статью, клетки всего нашего организма усердно работают, чтобы поддерживать функционирование нашего организма. Именно поэтому клетку называют структурно-функциональной единицей всего живого: все значимые жизненные процессы происходят в клетках, все организмы имеют клеточное строение.
Как мы уже говорили, существуют организмы, которые состоят всего из одной клетки. У одноклеточных организмов клеточный уровень совпадает с организменным, так как в этом случае весь организм состоит из одной клетки.
К примерам клеточного уровня организации относятся нейрон и лейкоцит человека, клетка паренхимы (основной ткани) картофеля.
Клеточный уровень у амёбы совпадает с организменным
Разберем задание ЕГЭ №1. В этой линии необходимо заполнить табличку с пропущенным термином.
Задание. Впишите соответствующий пропущенный термин.
Уровень Пример
Клеточный Клетка бактерии
? Вирусная частица
Решение. Как нам теперь известно, вирусы не имеют клеточного строения, значит, мы должны спуститься на минимальный уровень организации жизни — молекулярный.
Ответ: молекулярный
Клетки в многоклеточном организме взаимодействуют между собой, образуя следующий уровень — органно-тканевый.
- Органно-тканевый уровень
В многоклеточном организме клетки дифференцируются (становятся разными по строению и функциям) и объединяются в ткани и органы. То есть у клеток в многоклеточном организме происходит своеобразное «разделение труда»: каждая клетка в ткани выполняет определенную функцию, и все вместе они работают во благо целого организма.
Ткань — совокупность клеток, которые объединены происхождением, строением и функцией.
Далее ткани разных типов объединяются между собой, образуя органы — структуры, состоящие из разных тканей и выполняющие определенную функцию в организме. К примерам органов человека можно отнести легкие, сердце, селезенку.
На этом уровне происходят все процессы, связанные с функционированием отдельных органов, например, работа сердечных клапанов, образование мочи в почках.
Все мы когда-нибудь слышали фразы «У меня проблемы с сердечно-сосудистой системой» или «Он пловец, так что у него отменная дыхательная система!», так вот здесь речь идет о том, что органы, которые выполняют похожие функции, объединяются в системы органов. Например, сердце человека перекачивает кровь по всему организму, а сосуды доставляют эту кровь к разным органам. Сердце и сосуды работают совместно, вместе образуют в сердечно-сосудистую систему.
Из таких систем органов и будет складываться целый организм.
- Организменный уровень
Увидев белку в лесу, мы скажем, что перед нами целостный организм, то есть речь идет об организменном уровне.
Процессы, происходящие на организменном уровне, охватывают несколько органов или систем.
Примеры процессов, которые происходят на организменном уровне: дыхание, переваривание пищи, рефлекс.
Если во время нашей прогулки по лесу мы встретим уже не одну, а две или даже больше белок, то мы будем говорить о следующем уровне — популяционно-видовом.
- Популяционно-видовой уровень
Популяция — группа особей одного вида, которые населяют определенную территорию.
Если белок будет больше одной, то мы уже можем говорить о популяционно-видовом уровне: в такой компании можно и запасы на зиму сформировать, и гнездо построить! Так что если мы видим в задании пример, в котором нам говорят про взаимодействие особей одного вида, мы смело скажем, что это популяционно-видовой уровень.
На популяционно-видовом уровне мы, например, можем наблюдать конкуренцию белок за еду в лесу, увеличение численности прудовых лягушек в водоеме.
А теперь представим, что уже известная нам беличья банда яростно борется за орехи с бандой бурундуков. Мы перешли на следующий уровень — экосистемный или биогеоценотический.
- Экосистемный (биогеоценотический) уровень
Природные системы не могут состоять только из особей, которые принадлежат одному виду: мы всегда встречаемся с представителями разных видов. Если мы говорим про взаимоотношения между разными видами, то речь будет идти об экосистемном уровне.
Экосистема — это совокупность живых организмов и среды их обитания.
На этом уровне мы можем наблюдать всевозможные взаимодействия между особями разных видов — межвидовую конкуренцию сосен и елок в заповеднике, взаимоотношения прудовой и озерной лягушки в пруду, охоту группы волков на мелких грызунов. Подробнее познакомиться с биогеоценозами помогут статьи «Биогеоценоз. Часть 1» и «Биогеоценоз. Часть 2».
Чем по значению термин «биогеоценоз» отличается от экосистемы? Это можно понять даже из названия: в слове «биогеоценоз» мы видим два важных корня — «био» (означает «жизнь») и «гео» (означает «земля»), то есть биогеоценоз будет представлять из себя систему из живых организмов и неживых объектов.
Например, лес — это биогеоценоз, так как в нем мы можем выделить живые организмы (животных, растения, грибы) и неживые объекты (горные породы, реки, атмосферный воздух). Примером экосистемы могут быть микроорганизмы, живущие в одной луже.
Мы выстроили лесную иерархию, посмотрели, что затрагивает каждый из уровней, но есть ли уровень еще выше? Да, есть! И это биосферный уровень.
- Биосферный уровень
Если задуматься, то лесов на нашей планете много, и в каждом есть свои белки, бурундуки и происходящие между ними интриги… Если мы соберем все существующие экосистемы вместе, то получим биосферу.
Биосфера — живая оболочка Земли.
На биосферном уровне изучаются все экосистемы, их взаимодействие между собой, круговороты веществ. В современном мире также на биосферном уровне рассматриваются экологические проблемы, ведь они затрагивают все живые организмы на Земле.
К процессам, происходящим на биосферном уровне, относятся круговорот азота в природе, разрушение озонового слоя, глобальное потепление, таяние ледников.
Все эти процессы — непростые и невероятно интересные, поэтому они заслуживают отдельного внимания. Чтобы поближе познакомиться с ними, можно прочитать статью «Биосфера».
Мы разобрали все уровни организации жизни. Как теперь их запомнить? В этом нам помогут матрешки! Уровни организации живого можно наглядно представить в виде матрешки: каждый небольшой уровень входит в состав более крупного. Например, молекулярный уровень находится внутри клеточного, клеточный — внутри органно-тканевого и так далее.
Теперь мы как настоящие биологи точно можем отличить живой объект от неживого, а также можем выстроить иерархию живых систем. Для полного погружения в биологию нам остается познакомиться с ее методами, что можно сделать в продолжении нашей статьи «Биология как наука. Часть 2».
Термины
Вид — совокупность особей, которых объединяет внешнее сходство, физиологические и биохимические особенности, место обитания (ареал) и возможность давать плодовитое потомство.
Внутренняя среда — совокупность жидких компонентов организма. Внутреннюю среду человека составляют кровь, лимфа и тканевая жидкость.
Геном — полный набор генов организма.
Онтогенез — индивидуальное развитие организма от момента оплодотворения до смерти.
Репликация — процесс удвоения молекулы ДНК, в котором происходит образование дочерних молекул на матрице родительской ДНК.
Фактчек
- Биология — это наука о жизни, которая рассматривает тонкости существования живого во всех его проявлениях.
- Для того, чтобы отличить живой организм от неживого, нужно применить к нему критерии жизни.
- К свойствам живого относятся: обмен веществ и энергии, рост и развитие, дискретность и целостность, наследственность и изменчивость, гомеостаз, раздражимость, размножение, сходное химическое строение, открытость, ритмичность.
- Выделяют молекулярный, клеточный, органно-тканевый, организменный, популяционно-видовой, экосистемный и биосферный уровни организации живого.
Проверь себя
Задание 1.
Какое свойство живого иллюстрирует положительный хемотаксис амебы к питательному субстрату?
- Раздражимость
- Развитие
- Дискретность
- Целостность
Задание 2.
Хлорелла — одноклеточная водоросль. С каким уровнем организации у нее совпадает организменный уровень?
- Субклеточным
- Молекулярным
- Клеточным
- Органно-тканевым
Задание 3.
Что означает утверждение о том, что организмы дискретны?
- Состоят из дифференцированных клеток
- Наследуют признаки родительских особей
- Размножаются
- Состоят из структурных единиц
Задание 4.
Какое свойство живого проявляется при дыхании человека?
- Обмен веществ и энергии
- Раздражимость
- Размножение
- Наследственность
Задание 5.
На каком уровне организации жизни происходит межвидовая конкуренция зайца-русака и белки в лесу?
- Организменный
- Популяционно-видовой
- Экосистемный
- Биосферный
Ответы: 1. — 1; 2. — 3; 3. — 4; 4. — 1; 5. — 3.
