Шпаргалка по "Концепциям современного естествознания"

Живые организмы  и тела неживой природы состоят  из одних и тех же химических элементов. В клетках живых организмов обнаружено свыше 60 элементов периодической  системы. Сходство органического и  неорганического мира на атомном  уровне указывает на связь и единство живой и неживой природы. И  вместе с тем в силу качественного  своеобразия живого мы без труда  одни тела относим к живым, другие - к неживым.

К свойствам  живого обычно относят: обмен веществ, способность к росту, индивидуальному  развитию, воспроизведению себе подобных, способность к эволюционному  развитию, раздражимость, подвижность. Наличие лишь некоторых из этих свойств  не является, однако, достаточным для  определения жизни. Ледник или река характеризуются ростом, подвижностью, обменом веществ, развитием, но они  не способны к воспроизведению себе подобных. В насыщенных растворах  при внесении туда кристалла идет образование новых кристаллов, подобных внесенному. Однако кристаллы нельзя отнести к живым телам, так как, несмотря на способность к воспроизведению, они не могут эволюционировать - форма кристаллов определяется строением из атомов и не может изменяться. Звезды, планеты, звездные системы (галактики) рождаются, стареют и умирают, т.е. эволюционируют, они подвижны и даже могут образовывать новые звезды, но эти новые образования не будут подобны исходным. С другой стороны, мы, не задумываясь, к живому относим растения, хотя подвижность многим из них не свойственна. Таким образом, лишь комплекс свойств: раздражимость, обмен веществ, способность к росту, индивидуальному и историческому развитию, воспроизведению себе подобных - может считаться необходимым и достаточным для определения жизни.

Основываясь на важнейших признаках живого, известных  науке конца XIX в., Ф. Энгельс дал  определение жизни, ставшее классическим: "Жизнь есть способ существования  белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ  с окружающей их внешней природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что приводит к разложению белка".

Только в 50-х  годах нашего столетия стало ясно, что жизнь связана не только с  белками, но и с нуклеиновыми кислотами - носителями наследственной информации.

Исходя из определения  жизни Ф. Энгельсом, некоторые ученые были склонны считать живыми уже  единичные молекулы белка. Но нельзя согласиться с этой точкой зрения, так как белки не обладают способностью к самовоспроизведению и обмену веществ. Следовательно, образование  белка в результате химического  процесса не равносильно возникновению  жизни.

Свойством воспроизведения  себе подобных обладают нуклеиновые  кислоты и даже отдельные фрагменты молекулы ДНК. Можно ли их считать носителями жизни? Экспериментально доказано, что самокопирование ДНК и реализация заключенной в ней информации происходит только при наличии ферментов, источников энергии - молекул АТФ, воды и других соединений, а также при условии изоляции реакций от среды и связи с окружающим миром. Очевидно, отдельные молекулы нуклеиновых кислот тоже не являются живыми.

Биоло́гия (греч. βιολογία — βίο, био, жизнь; др.-греч. λόγος — учение, наука) — наука о жизни (живой природе), одна из естественных наук, объектами которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Биология изучает все аспекты жизни, в частности, структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле. Классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов, взаимодействие между собой и с окружающей средой.

Как особая наука  биология выделилась из естественных наук в XIX веке, когда учёные обнаружили, что живые организмы обладают некоторыми общими для всех характеристиками. Термин «биология» был введён независимо несколькими авторами: Фридрихом Бурдахом в 1800 году, в 1802 году Г. Р. Тревиранусом ^[1] и Жаном Батистом Ламарком.

В основе современной  биологии лежат пять фундаментальных  принципов: клеточная теория, эволюция, генетика, гомеостаз и энергия^[2][3]. В наше время биология — стандартный предмет в средних и высших учебных заведениях всего мира. Ежегодно публикуется более миллиона статей и книг по биологии, медицине и биомедицине^[4].

В биологии выделяют следующие уровни организации:

• Клеточный, субклеточный и молекулярный уровень: клетки содержат внутриклеточные структуры, которые строятся из молекул.
• Организменный и органно-тканевой уровень: у многоклеточных организмов клетки составляют ткани и органы. Органы же, в свою очередь, взаимодействуют в рамках целого организма.
• Популяционный уровень: особи одного и того же вида, обитающие на части ареала, образуют популяцию.
• Видовой уровень: свободно скрещивающиеся друг с другом особи обладающие морфологическим, физиологическим, биохимическим сходством и занимающие определённый ареал (район распространения) формируют биологический вид.
• Биогеоценотический и биосферный уровень: на однородном участке земной поверхности складываются биогеоценозы, которые, в свою очередь, образуют биосферу.

Большинство биологических  наук является дисциплинами с более узкой специализацией. Традиционно они группируются по типам исследуемых организмов: ботаника изучает растения, зоология — животных, микробиология — одноклеточные микроорганизмы. Области внутри биологии далее делятся либо по масштабам исследования, либо по применяемым методам: биохимия изучает химические основы жизни, молекулярная биология — сложные взаимодействия между биологическими молекулами, клеточная биология и цитология — основные строительные блоки многоклеточных организмов, клетки, гистология и анатомия — строение тканей и организма из отдельных органов и тканей, физиология — физические и химические функции органов и тканей, этология — поведение живых существ, экология — взаимозависимость различных организмов и их среды.

Передачу наследственной информации изучает генетика. Развитие организма в онтогенезе изучается биологией развития. Зарождение и историческое развитие живой природы — палеобиология и эволюционная биология.

На границах со смежными науками возникают: биомедицина, биофизика (изучение живых объектов физическими методами), биометрия и т. д. В связи с практическими потребностями человека возникают такие направления, как космическая биология, социобиология, физиология труда, бионика.

    Классификация живых организмов

    По  отношению к кислороду, присутствующему  в среде, все животные делятся  на аэробные (жизнедеятельность возможна только при наличии свободного кислорода) и анаэробные (обитают без кислорода).

    Живое вещество можно рассматривать как  соматическое и репродуктивное. Соматическое (от греч. soma — тело) вещество — это совокупность всех клеток организмов, кроме половых, репродуктивных. Репродуктивное вещество — это вещество, благодаря которому жизнь в биосфере постоянно воспроизводится. Масса репродуктивного живого вещества незначительна в сравнении с соматическим, но именно оно определяет непрерывность в глобальной экосистеме. Соматическое вещество распространяет, переносит репродуктивное вещество во все уголки планеты, обеспечивая тем самым повсеместность жизни.

    Все разнообразие видов живых организмов биосферы связано между собой  через питание. Так как питание, образно говоря, — красная нить экологии, весьма важна классификация  живого вещества по способам его осуществления. При этом различают автотрофы, гетеротрофы  и миксотрофы.

    Автотрофы (от греч. autos — сам, trophe — питаться) — организмы, получающие все нужные им для жизни химические элементы из окружающей косной (неживой) материи и не нуждающиеся в готовых органических соединениях другого организма для построения собственного тела. Основной источник энергии, используемый автотрофами, — Солнце. Образно говоря, автотрофы являются кормильцами биосферы: они не только питаются сами, но и кормят (своим телом) других. Поэтому их называют продуцентами. Биомасса, создаваемая ими, называется первичной. Среди автотрофов выделяют фотоавтотрофы (используют в качестве источника энергии солнечный свет) и хемоавтотрофы (используют энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ). К автотрофам относятся, например, наземные зеленые растения, водоросли и бактерии, которые способны к фотосинтезу. При этом наземные растения образуют основную массу органического вещества в биосфере.

    Гетеротрофы (от греч. heteros — другой) — это организмы, использующие для своего питания чужие тела (живые или мертвые), то есть готовые органические вещества. Очевидно, что жизнедеятельность гетеротрофов полностью определяется синтетической активностью автотрофов. Среди гетеротрофов выделяют три группы организмов: убивающие объект питания (хищники); питающиеся за счет других организмов, но не убивающие их (паразиты, кровососы); питающиеся отмершей органикой. Гетеротрофные организмы выполняют в экологических системах роль консументов (к ним относят всех животных, часть микроорганизмов, паразитических и насекомоядных растений) и редуцентов (главным образом, грибов и бактерий). Последние превращают свою пищу — органические остатки — в неорганические вещества (СО₂, Н₂О, микроэлементы), возвращая таким образом их в биосферу. Биомассу, которую образуют гетеротрофы, называют вторичной.

    Наконец, существуют организмы со смешанным  типом питания— миксотрофы (сине-зеленые водоросли и растения-паразиты).