Книга: Естествознание. Базовый уровень. 11 класс

§ 17 Что такое жизнь?

§ 17 Что такое жизнь?

Если серьёзно задуматься над вопросом, сформулированным в названии параграфа, то окажется, что ответить на него весьма непросто. В практической жизни мы легко отличаем живое от неживого. При этом мы часто, даже если это и неоправданно, склонны приписывать живым организмам качества, свойственные человеку. Например, известно такое выражение: «Он такой добрый человек, что даже мухи не обидит». То есть предполагается, что муху можно обидеть! Вы когда– нибудь видели обиженную муху? Думаю, что нет. Тем не менее мы знаем, что муха живая, а следовательно, ей может быть присуще такое человеческое чувство, как обида. В то же время никто не скажет «он компьютер не обидит», хотя по своим внешним, «интеллектуальным» проявлениям компьютер гораздо сложнее мухи. Но он неживой, а следовательно, по нашему мнению, не может ничего чувствовать. Человеку, портящему компьютер, могут быть предъявлены только материальные претензии, в то время как тот, кто мучает собаку, крысу и даже лягушку или рыбу, может заслужить моральное осуждение.

Но всё это – рассуждения на бытовом уровне. А как обстоит дело с научной точкой зрения по этому вопросу? Дать однозначное определение понятия «жизнь» практически невозможно. Поэтому мы просто перечислим основные свойства, присущие живым организмам.

Прежде всего, напомним, что все живые системы являются открытыми, т. е. они обмениваются с внешней средой веществом и энергией. Из этого и вытекают некоторые их свойства.

Все живые организмы, будучи открытыми системами, должны поглощать из окружающей среды вещество, т. е. питаться. По типу питания организмы делятся на гетеротрофные, которым для питания требуются органические вещества, и автотрофные, которые питаются веществами неорганическими. Гетеротрофные организмы – это все животные, грибы и большинство бактерий. Они могут быть хищниками, убивающими и поедающими своих жертв[7]; паразитами, живущими за счёт других организмов, но не убивающими их; сапрофитами или сапрофагами (к ним, например, относят бактерии гниения), питающимися веществами уже умерших организмов.

Автотрофными организмами являются растения и некоторые виды бактерий. Они поглощают из окружающей среды неорганические вещества, такие как вода, углекислый газ и минеральные соли, и производят из них органические соединения, используя для этого энергию света (фотосинтетики) или энергию окислительно-восстановительных химических реакций (хемосинтетики). Иногда, хотя и очень редко, встречаются миксотрофные организмы, способные к обоим типам питания.

Поскольку живые организмы представляют собой открытые системы, они также должны обмениваться с окружающей средой энергией. Как нам известно, получение энергии в виде тепла является малоэффективным, так как большая часть такой энергии представляет собой связанную энергию. Поэтому основную часть необходимой для их жизнедеятельности энергии живые организмы получают, разлагая сложные органические соединения до более простых, в конечном счёте – до воды и углекислого газа. Этот процесс называют дыханием. Он свойственен как гетеротрофным, так и автотрофным организмам. Различие между ними состоит только в том, что гетеротрофные организмы получают органические вещества в готовом виде, а автотрофные сначала синтезируют органические вещества, а уж затем расщепляют их с выделением энергии.

Большинству организмов для полноценного дыхания необходим кислород, который они получают из атмосферы. Такие организмы называются аэробными (от греч. «аэр» – воздух). Поэтому часто мы используем слово «дыхание» для обозначения газообмена между организмом и внешней средой. С научной точки зрения этот этап называют внешним дыханием, в отличие от клеточного дыхания, которое описывает процесс разложения органических веществ с выделением энергии. Существует ещё и анаэробное дыхание, не требующее кислорода. Им обладают некоторые бактерии и паразитирующие черви. Анаэробное дыхание является менее эффективным, чем аэробное. Оно часто протекает по типу брожения, в результате которого образуются не вода и углекислый газ, а некоторые органические соединения. Примером может служить молочнокислое или спиртовое брожение.

В процессе дыхания многие органические соединения, а также соли различных металлов становятся бесполезными и даже вредными для организма и поэтому организм должен от них постоянно избавляться. Процесс выведения уже использованных и более ненужных организму веществ называют выделением. У всех животных существуют специальные выделительные системы, которые имеют различное строение – от выделительных вакуолей (у амёбы) до почек (у позвоночных). Через эту систему отработанные и вредные вещества выводятся обычно в виде водных растворов. У растений специальной выделительной системы нет, поэтому они избавляются от накопившихся вредных соединений различными способами, например сбрасывают листья. У некоторых животных с небольшой продолжительностью жизни существуют так называемые «почки накопления», где вредные вещества откладываются и изолируются от остального организма на весь короткий срок жизни животного.

Размножение – это одно из самых загадочных природных явлений, присущее всем живым организмам. Суть его заключается не только в создании новых организмов, похожих на родительские, но и в том, что эти организмы каждый раз начинают свою жизнь сначала. Всем известно, что каждый отдельный организм со временем стареет и в конце концов умирает, однако жизнь в целом не только бессмертна, но и способна к прогрессивному эволюционному усложнению. Способность передавать в процессе размножения свои признаки потомству называют наследственностью. Изменчивость – свойство, противоположное наследственности; способность живых организмов существовать в различных формах, т. е. приобретать новые признаки, отличные от качеств других особей того же вида.

Непосредственным следствием размножения является способность живых организмов к росту. Некоторые виды животных и растений растут в течение всей своей жизни, другие прекращают рост при достижении определённого возраста. Основой роста служит деление составляющих организм клеток. Рост организма неизбежно сопровождается его развитием: организм приспосабливается к условиям окружающей среды, изменяются соотношение размеров различных органов и прочие признаки. В процессе развития возникает дифференцировка клеток: некоторые клетки перестают делиться и начинают выполнять узкие, специфические только для них функции, например нервные, мышечные и другие виды клеток.

Все живые организмы способны в той или иной степени изменять своё положение в пространстве, т. е. обладают подвижностью. Подвижность свойственна не только высшим животным, где она очевидна, но и многим простейшим, имеющим для этой цели реснички и жгутики, а также растениям, у которых она проявляется в виде тропизмов – движений относительно источника света, земного притяжения и других факторов (рис. 37, 38).

Это явление можно считать самым фундаментальным отличием живого от неживого. Раздражимость – это способность реагировать на внешние воздействия в соответствии не столько с физической природой этих воздействий (раздражителей), сколько со своей организацией и внутренними особенностями.

Рис. 37. Движение растений (тропизмы): А – свет; Б – температура; В – прикосновение; Г – сила гравитации

Рис. 38. Движение животных

Если реакция неживых предметов на внешние воздействия определяется законами физики, то реакция живых организмов будет осуществляться в соответствии с потребностями этих организмов. Если, например, мы возьмём две капли воды, соединённые узким перешейком, добавим в одну из капель немного соли и поместим туда пресноводную инфузорию, то она будет двигаться по перешейку в сторону капли с пресной водой. Если же мы проделаем этот опыт с морской инфузорией, то увидим, что она будет совершать перемещение в обратном направлении, предпочитая солёную воду. Это означает, что одно и то же физическое воздействие может противоположно воздействовать на организмы с различными биологическими потребностями.

1. Что такое питание? Какие типы питания живых организмов вы знаете?

2. Сравните аэробное и анаэробное дыхание. В чём их сходство и различия? Почему они получили такие названия?

3. Чем развитие организма отличается от его роста?

4. Дайте определение понятия «тропизмы». Рассмотрите рисунок 37. Используя знания, полученные на уроках биологии, объясните, что является причиной тропизмов, изображённых на рисунке.

5. Используя рисунок 38, проанализируйте особенности движения позвоночных животных.

6. Что такое раздражимость?

7. Опираясь на знания, полученные на уроках биологии, приведите примеры миксотрофных организмов.

1. Исследуйте процесс сапрофитного питания. Для этого положите в стеклянный сосуд кусочек мяса, рыбы или какого-нибудь фрукта. Ежедневно наблюдайте происходящие изменения. Объясните полученные результаты.

2. Проведите исследование подвижности у растений. Сфотографируйте стоящий на подоконнике цветок. Переверните его на 180° и через несколько дней сфотографируйте снова. Сравните обе фотографии и отметьте различия.