Живые организмы
В предыдущей статье мы рассказывали, что биология — это наука о живых существах, или живых организмах. Казалось бы, все просто. Но что такое живое существо? Что такое жизнь? Что значит быть живым?
Содержание
С полной уверенностью можно сказать, что ты, твои родители, сестры, братья, друзья, одноклассники, соседи по дому, домашние питомцы относятся к живым существам. А вот капли дождя, падающие на землю, телефон, стол, стул, компьютер, велосипед и масса других предметов являются неживыми. По каким критериям мы понимаем, что перед нами — живой организм? Конечно, если привести список, в котором перечислены как живые существа, так и неживые предметы, ты вряд ли ошибешься — правильно укажешь, что из этого живое, а что — нет. А по каким признакам биологи отличают живые организмы? Давай разбираться.
Признаки живых организмов
В составе живых существ — клетки
Все живые существа содержат одну или иного клеток, при этом многоклеточные организмы отличаются сложным и упорядоченным строением.
Клетки можно сравнить с кирпичами. Внимательно присмотрись к кирпичной кладке. Если ты находишься далеко от здания, то перед тобой будет ровная поверхность, но подойдя ближе, ты увидишь, что стена выложена из огромного количества кирпичей, причем лежат они в определенном порядке. Такое же упорядоченное строение характерно и для живого организма.
Движение
Все живые существа шевелятся или движутся. Это действительно так.
Попробуй проанализировать свои действия за последние полчаса. Возможно, ты только что проснулся, умылся, позавтракал и собираешься на улицу?
Активное движение свойственно и животным. А что происходит с растениями? Они тоже двигаются. Конечно, не так быстро, как животные, но, тем не менее, движение большинства из них заметно. Многие растения направляют свои цветки к солнцу, открывают и закрывают соцветия, а некоторые хищные даже умудряются ловить насекомых!
Получение энергии
Все живые существа получают энергию из окружающей среды и используют ее для поддержания своих жизненных функций, роста и размножения.
Рост и развитие
Все живые организмы растут и развиваются. Жизнь каждого из них начинается по-разному но, пройдя определенные этапы развития, у большинства видов малыш в конце концов превращается во взрослое существо.
Так, например, лягушка должна пройти стадию головастика, бабочка начинается с гусеницы, а процесс развития детенышей кенгуру просто уникален! Малыши рождаются на стадии эмбриона и сами заползают в сумку матери, где продолжают свое развитие. Растения тоже проходят определенные жизненные циклы.
Реакция на раздражители
Одна из важных отличительных черт живых организмов заключается в том, что они реагируют на изменения окружающей среды и внешние раздражители.
Например, если ты дотронешься до любого животного (кошки, собаки, хомячка и т.д.), то оно обязательно каким-то образом отреагирует на твое прикосновение (убежит, свернется в клубок, повернет к тебе голову). А если ты коснешься любого неживого предмета, то вряд ли тебе стоит ожидать какой-либо ответной реакции. В лучшем случае ты просто сдвинешь предмет с места, если он не очень тяжелый.
Размножение
Очень важной характеристикой живых существ является способность размножаться, т.е. оставлять после себя потомство. Этот процесс называется репродукцией.
Твои родители создали тебя, у кошек появляются котята, у собак — щенята. Так происходит со всеми представителями живого мира. Более того, посредством репродукции живые организмы передают свои качества новым поколениям.
Смерть
Все организмы не вечны, они умирают. Это одна из уникальных особенностей живых существ. Все живое когда-нибудь умрет. Период времени, в течение которого организмы функционируют и размножаются, называется продолжительностью жизни, и у всех она разная.
Жизнь некоторых организмов ограничивается всего лишь днями или даже часами.
Например, существуют бактерии и насекомые, которым достаточно нескольких часов, чтобы появиться на свет, повзрослеть, оставить потомство и умереть. Средняя продолжительность жизни человека составляет 65—70 лет.
А среди представителей растительного мира есть и настоящие долгожители, среди которых секвойи и баобабы. Возраст этих растений может достигать 5000 лет!
Что необходимо для поддержания жизни?
Что нам нужно для комфортной жизни? Возможно, первыми в списке будут еда, вода, дом, одежда.
Среди других потребностей могут быть общение, образование, занятия спортом и т.д. Если у тебя есть домашние животные, то ты знаешь, что для комфортного проживания им тоже нужны еда, вода, дом, твое внимание, игры, прогулки, иногда даже и одежда.
У всех живых существ есть определенные потребности, и у каждого они разные. Рыбам нужна вода, птицам — веточки, чтобы свить гнездо, растениям — свет и вода. Но базовые потребности любых живых организмов одинаковые. Нам всем нужны пища, вода, кислород, жизненное пространство и возможность поддерживать оптимальное состояние, которое называется гомеостаз.
Все живые организмы нуждаются в питании. Те, которые могут сами создавать питательные вещества, как, например, растения, называются продуцентами. Те, которые только потребляют пищу, так и называются — потребители, при этом они могут питаться продуцентами. Типичные потребители — животные в том числе и люди.
Энергия
Для поддержания жизненных функций всем существам нужна энергия. Это один из тех ресурсов, которые позволяют им выживать.
Каким образом энергия используется? Однозначного ответа на этот вопрос нет. В природе огромное количество живых организмов, и каждый из них по-своему применяет энергию. Например, гепардам она нужна для погони за добычей, а некоторые виды червей используют энергию для прокачивания воды через собственное тело.
Солнечный свет
Основным источником энергии для большинства живых организмов является Солнце. Оно согревает Землю и создает благоприятные условия для существования всего живого. Для растений и других организмов, живущих за счет фотосинтеза, солнечный свет — жизненно необходимое условие существования.
Для человека солнечная энергия также очень важна. При ясной и солнечной погоде в нашем организме вырабатываются гормоны радости и удовольствия (эндорфины). Более того, солнечный свет — это еще и отличный источник витамина D для человека.
Питание
Для роста, развития и восстановления всем живым существам нужно питание, причем у каждого организма свой путь получения питательных веществ. Например, к животным питательные элементы поступают из пищи, которую они потребляют.
Растения, в том числе водоросли, получают питание в процессе фотосинтеза. Грибы питаются перегнивающими органическими остатками: листвой, древесиной, перегноем. Неспроста живые организмы порой называют мини-лабораториями. Ведь внутри каждого из них постоянно происходят сложные химические реакции, связанные, в том числе, с расщеплением и перевариванием пищи.
Питание — одно из условий для создания новых клеток, восстановления роста и пополнения сил живого организма.
Вода
Как долго человек сможет обходиться без воды? Уже через несколько часов его будет одолевать жажда. Несколько дней без воды приведут организм в критическое состояние, а ее отсутствие в течение недели может стать причиной смерти.
Почему жизнь без воды невозможна? Большинство живых существ состоит из воды. Например, ее доля в твоем организме составляет 66%. Вода необходима для протекания большинства химических реакций, происходящих в клетках. Она также помогает доставлять питательные вещества и выводить шлаки. Вода охлаждает твое тело, помогает сохранить его чистоту. Водные процедуры — обязательное условие сохранения здоровья человека.
Кислород
В воздухе нуждается большинство живых организмов (в том числе и растения), хотя есть и такие, которые не переносят кислород. Преобладающее количество организмов использует его во многих жизненно необходимых химических реакциях. По мнению ученых, кислород в земной атмосфере появился в результате деятельности древних простейших форм жизни.
Живые существа получают кислород из окружающей среды различными способами. Большинство наземных животных берет его непосредственно из воздуха, в то время как представители водного мира получают кислород, растворенный в воде. На самом деле не важно, каким образом это вещество попадает в живые организмы.
Жизненное пространство
Ты уже знаешь, что живые существа нуждаются в питании, воде, кислороде и энергии, и все это они получают из окружающей среды. Иногда количество ресурсов, необходимых для поддержания жизнедеятельности, бывает ограниченным. Не всегда доступна вода, порой сложно добыть пищу... Именно поэтому живые организмы нуждаются в определенном жизненном пространстве.
Например, растениям и грибам необходимо место для роста и развития, а животные испытывают потребность также в территории, где они могут найти себе пищу. Каждому виду нужна своя среда обитания которая отвечает его потребностям.
Известно, что животные очень ревностно защищают свою территорию. Ты наверняка сталкивался с ситуацией, когда приходил в дом друзей и их собака начинала на тебя рычать, даже несмотря на то, что видела тебя не в первый раз и всегда довольно дружелюбно относилась к тебе на улице. Почему так происходит? Ответ прост: у собаки срабатывает естественный инстинкт защиты своей территории. В данном случае она защищает дом, в который пришел чужой человек — ты!
Точно так же ведут себя и представители дикой природы. Так, например, все животные, живущие в стае, прогоняют чужаков из враждебных стай. Птицы отпугивают представителей других видов, давая понять, что они не рады случайным гостям. А смысл всех этих действий заключается в обеспечении безопасности собственного вида и создании условий для нормальной жизнедеятельности.
Экстремофилы
Экстремофилы — так называются существа, способные жить и размножаться в экстремальных условиях: при чрезвычайно высоких либо низких температурах или давлении, отсутствии света и т.д. Такие организмы не зависят от солнечной энергии, дышат газами и питаются неорганическими веществами, которые совершенно не пригодны для человека.
Классификация живых организмов
На Земле насчитывается более 10 млн видов различных организмов. Для того чтобы изучить и описать их развитие, поведение и образ жизни, ученые решили разделить всех живых существ на группы, т.е. сгруппировать их по сходным и родственным признакам Такое деление называется классификацией.
Существуют различные системы классификации живых организмов. Однако наиболее приемлемым и удобным считается деление живого мира на пять больших групп, которые называются царствами (животные, растения, грибы, бактерии и вирусы).
При этом в каждом царстве все живые существа включены в довольно сложную иерархическую структуру, в которой выделяют определенные ранги: типы, классы, порядки, семейства, роды и виды.
По мере изучения живых организмов было предложено много разных классификаций. Так, например, 2500 лет назад Аристотель предложил разделить всех животных на два типа: с кровью и без крови. Позже животных с кровью он поделил на три группы по способу их передвижения: умеющих плавать, ходить и летать. Такая классификация была актуальной до XVIII в., затем она была усовершенствована шведским врачом и натуралистом Карлом Линнеем. Согласно Линнею, основным критерием классификации растений были количество, величина и расположение пестиков и тычинок цветка, а мир животных он разделил на шесть классов по их совершенно очевидным признакам: млекопитающие, птицы, рыбы, гады, насекомые и черви. Систематик или таксономист — так называется ученый, который занимается классификацией живых организмов.
Царство животных
Животные — самое многочисленное царство. Среди его представителей находятся как самые маленькие одноклеточные организмы (инфузории-туфельки и амебы), так и гигантские млекопитающие (слоны, киты и пр.). Сюда отнесены все живые существа, у которых есть следующие признаки: особое строение клеток, способность к активному самостоятельному передвижению, питанию, дыханию, росту, развитию и размножению.
Несмотря на то, что человек также является представителем царства животных, он часто рассматривается отдельно от них.
Животные бывают одноклеточными и многоклеточными, при этом многоклеточные отличаются более крупными размерами.
По признаку наличия или отсутствия скелета все животные делятся на две группы: позвоночные и беспозвоночные. Более того, у многоклеточных животных симметричное строение тела, которое помогает им активно двигаться, сохранять равновесие и поворачиваться как вправо, так и влево. Животные бывают теплокровными и холоднокровными. У теплокровных животных температура тела постоянна и не зависит от окружающей среды, а у холоднокровных такая зависимость есть.
В царство животных входят:
- млекопитающие
- рыбы
- птицы
- рептилии
- земноводные
- членистоногие
- моллюски
- черви
Все они являются объектом изучения зоологии.
Царство растений
В это царство входят абсолютно все растения, произрастающие - на нашей планете! Что же их объединяет?
- Большинство растений — это многоклеточные организмы.
- Особенность растений заключается в том, что из воды, углекислого газа и солнечной энергии они сами производят вещества, необходимые для жизнедеятельности. Ни грибы, ни животные не способны это делать.
- Растения выделяют в атмосферу кислород, которым мы дышим
- В клетках всех растений есть плотная стенка из целлюлозы и зеленый пигмент хлорофилл, благодаря которому большинство растений зеленого цвета.
- Кроме хлорофилла в клетках растений содержатся и другие красящие вещества, так называемые естественные красители. Например, антоцианы, благодаря которым плоды, цветы, овощи могут быть от красного до фиолетового оттенков. Антоцианы есть в сливе, темном винограде, вишне, ежевике, свекле, бруснике и т.д.
Чем растения отличаются друг от друга?
- Все представители царства растений различаются размерами: от очень маленьких до настоящих гигантов.
- У всех растений разный период жизни: многолетники живут по несколько лет, десятилетий или даже веков, однолетники — только год, а период жизни двулетних растений — два года.
- У каждого растения своя жизненная форма: кустарник, дерево, лиана и т.д.
Значение растений в нашей жизни огромно! Они являются средой обитания других живых существ и обеспечивают питанием как человека, так и животных. Растения — это топливо, источник сырья для производства различных строительных материалов и тканей, лекарств и витаминов.
Классификация растений
Традиционно биологи делят все растения на высшие и низшие. У низших растений нет органов и тканей. К ним относятся водоросли, большинство из которых обитает в воде. Необходимые для жизни питательные вещества они поглощают всей поверхностью своего тела.
У высших растений есть органы и ткани, и обитают такие растения в основном на суше. Воду и питательные вещества они получают из почвы, а для осуществления процесса фотосинтеза высшие растения должны подниматься над поверхностью земли.
Среди высших растений биологи выделяют семенные. Это растения, которые образуют семена. Семенные растения, в свою очередь, делятся на две группы: покрытосеменные, или цветковые, и голосеменные.
Большинство растений является цветковыми, и их семена развиваются в плодах.
К голосеменным относятся растения, которые образуют семена, но без цветков и плодов. Семена этих растений иногда покрыты чешуйками. Группа голосеменных растений включает около 700 видов деревьев и кустарников, среди которых наиболее распространенными являются хвойные.
Царство грибов
Грибы — еще одно многочисленное царство живых организмов. В течение длительного времени грибы считались растениями, однако впоследствии на основании определенных исследований были сделаны выводы о том, что между растениями и грибами есть существенные различия, и последние были выделены в отдельное царство.
Так, грибы, в отличие от растений, не могут производить питательные вещества. Они, как и животные, питаются готовыми органическими веществами.
Грибы — это не только боровики, лисички и шампиньоны, которые мы собираем в лесу или покупаем в магазине. Это еще и мельчайшие организмы, так называемые плесневые грибки, которые вырастают в помещениях с повышенной влажностью и на продуктах питания, вызывая их порчу. Мельчайшие споры этих грибков, которые мы не замечаем, окружают нас повсюду; на керамической плитке в ванных комнатах, на мягких игрушках, в сырых и влажных подвалах, на сантехнике и т.д.
В большинстве случаев наличие плесени свидетельствует о порче пищи, за исключением продуктов, для изготовления которых специально используются особые виды плесневых грибков.
Грибы бывают как одноклеточными, так и многоклеточными. Самые распространенные одноклеточные грибы — дрожжи. Ты, конечно же, знаешь, что они используются в хлебопечении. Когда дрожжи кладут в тесто, они оживают и выделяют углекислый газ, который поднимает тесто. Дрожжи также используются в виноделии.
Что такое пеницилл?
Пеницилл — это плесневый гриб, который образует зеленую плесень на продуктах питания и способствует их порче. Однако несмотря на явный вред, этот гриб оказал человечеству неоценимую помощь.
В начале XX в. ученым удалось обнаружить одну закономерность: многие болезнетворные бактерии погибали, оказавшись в соседстве с пенициллом. Впоследствии на основании многочисленных экспериментов был создан пенициллин — антибиотик, спасший жизни миллионам людей.
Царство вирусов
Общим для царств растений, грибов и животных является их клеточное строение. Каждый представитель этих царств, независимо от размера, состоит из клеток: одной или огромного множества.
А вирус, в отличие от других живых существ, представляет собой особый, неклеточный организм. Это жизненная форма, находящаяся на границе живой и неживой природы.
И существовать вирусы могут в двух состояниях: покоя и размножения. Когда вирус находится в состоянии покоя, он похож на кристалл и не проявляет признаков жизни. А как только он проникает в какую-либо клетку живого организма, тут же начинает размножаться. Даже несмотря на то, что вирус может быть неактивным и походить на объект неживого мира, из-за способности размножаться его все-таки относят к живым существам. Размножение — это единственное, что вирусы умеют делать: ведь у них нет потребности в питании или выполнении тех функций, без которых другие живые организмы просто не могут существовать.
Первым ученым, выдвинувшим гипотезу о существовании вирусов, был русский микробиолог Дмитрий Ивановский. Он изучал болезни растений и в 1892 г. предположил, что причиной поражения плантаций табака является вирус. Спустя несколько лет, в 1898 г., голландский микробиолог и ботаник Мартин Бейеринк, независимо от Ивановского, повторил все опыты русского ученого и также пришел к выводу о существовании новых микроорганизмов, названных вирусами. Официально 1892 г. считается годом открытия вирусов, а Ивановский и Бейеринк — основоположниками вирусологии, даже несмотря на тот факт, что впервые эти микроорганизмы удалось увидеть в электронный микроскоп только в 30-е гг. XX в.
Структура вирусов
Вирус состоит из двух основных компонентов. Как и у клетки, у него есть внешняя защитная оболочка. В состав этой довольно прочной оболочки входят белки, которые надежно защищают вирус от воздействий окружающей среды в течение нескольких лет. Именно из-за защитной оболочки убить вирус очень сложно. Внутри нее находится генетический материал, к примеру в виде ДНК, где содержится информация, необходимая для образования нового вируса.
Царство бактерий
Бактерии считаются самыми древними существами на Земле. Они образовались более 3,5 млрд лет назад и в течение очень длительного времени (около миллиарда лет) были единственными организмами на нашей планете.
Что такое бактерии?
Бактерии — это очень маленькие живые организмы, которые окружают нас повсюду. Они настолько малы, что увидеть их можно только при помощи микроскопа. Бактерии находятся везде: в воздухе, в воде, на поверхности нашего тела, во рту, на всех предметах, растениях и животных, окружающих нас.
Бактерии — это примитивные одноклеточные живые существа. Особенность их структуры заключается в том, что у них нет ядра, и клеточные стенки большинства бактерий сходны со стенками клеток растений. Формы бактерий могут быть самыми разнообразными: палочки, спирали, сферы, цепочки или грозди.
Есть подвижные и неподвижные бактерии. Среди подвижных одни свободно плавают при помощи специальных хвостиков — жгутиков, а другие просто скользят за счет волнообразных сокращений собственного тела.
Строение бактерий
Бактерия покрыта прочной оболочкой — клеточной стенкой. Этот орган во многом похож на клеточную стенку растений. Основная его функция — защита бактерии от внешних воздействий и придание ей определенной формы. Очень часто над клеточной стенкой образуется дополнительный защитный слой — капсула, которая предохраняет бактерию от высыхания.
На поверхности некоторых бактерий находятся жгутики или короткие ворсинки, которые помогают этим организмам двигаться.
Внутри клетка заполнена цитоплазмой. Ядра у бактерий нет, его место занимает особое вещество — ДНК, которое несет генетическую информацию клетки. Рибосомы, находящиеся в цитоплазме, выполняют функцию формирования молекул белка.
Бактерии и вирусы: в чем разница?
Бактерии — это одноклеточные существа, в изобилии существующие в любой точке нашей планеты, включая и живые организмы. По своей природе они могут быть как «хорошими», так и «плохими», т.е. приносить либо пользу, либо вред другим организмам Вирусы — самые маленькие из всех известных существ. Они в десятки или сотни раз меньше бактерий.
Вирус считается биклеточным организмом: для поддержания жизни ему нужно любое живое существо. Вирусы используют чужой организм например человеческий, в качестве хозяина. Это означает, что вирус вторгается в клетку тела человека и использует ее для собственного размножения. Так образуются сотни новых вирусов, которые распространяются по всему телу и могут инфицировать любой орган человека.
Но при этом они наносят вред живому организму, так как, внедрившись в чужую клетку, заставляют ее генетический материал работать только на собственное воспроизводство.
Вне клетки другого организма вирусы теряют жизнеспособность. Покинув клетку хозяина, они остаются в живых в течение очень короткого времени: например, продолжительность существования вируса гепатита С составляет 4 дня.
Бактерии, в отличие от вирусов, могут жить и размножаться как в теле человека, так и в окружающей среде. Они обитают абсолютно везде, и большинство из них не вызывает никаких заболеваний.
Бактерии размножаются путем деления.
При благоприятных условиях (подходящая температура и наличие питания) некоторые бактерии могут делиться каждые 20 минут.
Читайте также: