Биология. Введение в общую биологию. 9 класс - Глеб Швецов

Если вы будете сравнивать условия, необходимые для прорастания семян растений разных видов, то убедитесь, что они сильно различаются. Например, для прорастания зерновок кукурузы воды потребуется в два раза меньше их собственной массы, а для прорастания клевера воды должно быть в полтора раза больше массы семян. В то же время семена клевера прорастают уже при температуре 1 °С, кукурузы – при температуре выше 8 °С, а для семян дыни температура прорастания будет составлять 15 °С. Вы установите, кроме того, что большинство семян прорастает как на свету, так и в темноте, но есть растения (например, табак, череда), для прорастания семян которых свет необходим. Напротив, семена рыжика мелкоплодного прорастают только в темноте.

Итак, даже самое простое научное исследование требует чётко продуманного и тщательно проведённого эксперимента, на основании которого можно сделать научно достоверные выводы. При проведении наблюдений и экспериментов применяют самые современные приборы, аппаратуру, инструменты – электронные микроскопы, радиолокаторы, хроматографы и др.

Научное исследование. Научный метод. Научный факт. Наблюдение. Эксперимент. Гипотеза. Закон. Теория

Вопросы

1. Какова основная цель науки?

2. Что такое научный метод? В чём его основной принцип?

3. Что такое научный эксперимент?

4. Какой факт может считаться научным?

5. Чем гипотеза отличается от закона или теории?

6. Какова роль прикладных и фундаментальных исследований в науке?

Задания

Сформулируйте проблему исследования, интересную для вас. Предложите этапы этого исследования.

§ 3. Сущность жизни и свойства живого

1. Какие живые организмы вы знаете?

2. Чем живые организмы отличаются от неживых?

3. Какие свойства живого вам известны?

Сущность понятия «жизнь». Обычное определение биологии как «науки о жизни» имеет смысл лишь в том случае, если мы представляем себе, что такое жизнь. На первый взгляд всё кажется просто. Даже маленький ребёнок скажет, что камень неживой, а кошка живая. На самом деле дать определение жизни очень сложно.

Во второй половине XIX в. немецкий философ Ф. Энгельс, обобщив естественно-научные знания своего времени, дал самое известное определение жизни: это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их природой, причём с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белков.

Свойства живого. Последующие открытия в биологии показали, что данное определение не раскрывает всей сущности жизни. Попытки современных учёных дать полное определение жизни также не увенчались успехом. Дело в том, что живые организмы обладают рядом признаков, отсутствующих у большинства объектов неживой природы, но среди этих признаков нет ни одного такого, который был бы присущ только живому. Например, для живых организмов характерен рост, но ведь и кристаллы растут. Поэтому проще всего дать определение жизни, перечислив основные свойства живого, или жизненные свойства.

1. Живые организмы имеют сходный химический состав и единый принцип строения.

Живые организмы «построены» из тех же химических элементов, что и объекты неживой природы. Однако соотношение их в живом и неживом различно. Живые организмы на 98 % состоят из четырёх элементов – углерода, кислорода, азота и водорода, которые участвуют в образовании сложных органических молекул – белков, нуклеиновых кислот, углеводов, жиров.

Все живые организмы имеют клеточное строение. Клетка является единой структурной и функциональной единицей, а также единицей развития всех живых организмов на Земле.

2. Все живые организмы представляют собой открытые биологические системы (от греч. systema – целое, состоящее из взаимосвязанных частей), т. е. системы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды.

Зелёные растения используют солнечную энергию для синтеза органических веществ, из которых строится их тело. Другие организмы получают энергию в результате распада сложных органических веществ пищи на более простые. Таким образом, живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают энергия (солнечная или химическая) и питательные вещества извне.

3. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой: из неё они получают вещества, необходимые для жизни, а в неё выделяют продукты жизнедеятельности.

В неживой природе можно наблюдать, казалось бы, сходные процессы. Так, например, в процессе горения поглощаются органические вещества (дрова, воск) и кислород воздуха, а выделяются углекислый газ и другие вещества. Однако пламя костра или свечи никто не назовёт живым, да и в основе работы многих механизмов, созданных человеком, также лежат «обменные процессы».

В отличие от «обменных процессов» в неживой природе, у живых организмов самыми важными стали процессы биосинтеза и распада веществ. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения организма, его рост, размножение и существование в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

4. Живые организмы реагируют на изменение факторов окружающей их среды.

В процессе эволюции у живых организмов выработалась способность избирательно реагировать на внешние воздействия – раздражимость. У одних реакции проявляются быстро (например, животные убегают, нападают, прячутся и т. д.), у других – медленно (например, растения поворачивают листья к свету).

5. Живые организмы развиваются.

Развитие характерно как для живой, так и для неживой материи. Но живым организмам свойственно упорядоченное, постепенное и последовательное развитие. У каждого живого организма развитие связано с реализацией наследственной программы и обычно сопровождается увеличением его массы. Последнее происходит за счёт образования новых молекул, элементарных клеточных структур и самих клеток.

Развитие характерно не только для отдельного организма, но и для живой природы в целом. В результате её исторического развития появилось всё многообразие живых организмов на нашей планете.

6. Всё живое размножается.

Новые организмы – от бактерии до человека – возникают только в результате бесполого или полового размножения особей данного вида.

7. Все живые организмы обладают наследственностью и изменчивостью.

Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Информация о том, каким должен быть организм, закодирована в его генетическом материале – хромосомах. Хотя потомки и похожи на родителей, но двух совершенно одинаковых организмов не существует. Это объясняется ещё одним свойством живого – изменчивостью.

8. Живые организмы приспособлены к определённой среде обитания.

Даже по внешнему виду часто можно определить, какой образ жизни ведёт данный организм. Например, вы сразу отличите хищную птицу от зерноядной, влаголюбивые растения от растений пустынь.

Таким образом, живые биологические системы резко отличаются от неживых систем сложностью строения и высокой упорядоченностью протекающих в них физиологических процессов. Эти отличия придают жизни качественно новые свойства.

Уровни организации живой природы. Вся живая природа представляет собой совокупность биологических систем разного уровня организации и различной соподчинённости. Учёные выделяют следующие уровни организации живого: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный и биосферный (рис. 3).

Всем живым системам, независимо от уровня организации, присущи общие черты, а сами системы находятся в непрерывном взаимодействии.

Рис. 3. Уровни организации живой природы

Жизнь. Свойства живого. Биологические системы. Обмен веществ. Процессы биосинтеза и распада. Раздражимость. Размножение. Наследственность. Изменчивость. Развитие. Уровни организации живого

Вопросы

1. Почему очень сложно дать определение понятия «жизнь»?

2. В чём заключается различие химической организации живых организмов и объектов неживой природы?

3. Каковы основные свойства живого?

4. Чем различаются процессы обмена у живых организмов от аналогичных процессов, встречающихся в неживой природе?

5. В чём может проявляться приспособленность организмов к среде обитания? Приведите соответствующие примеры.

Задания