Какие свойства отличают живую материю от неживой
Введение
Биология — наука о жизни. Важнейшая задача биологии — изучение многообразия, строения, жизнедеятельности, индивидуального развития и эволюции живых организмов, их взаимоотношений со средой обитания.
Современная биология определяет понятие жизнь путем перечисления свойств живых систем (объектов).
Например, определение Энгельса: «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». В этом определении обозначены два свойства живых систем – особый химический состав и обмен с окружающей средой.
Русский ученый М. В. Волькенштейн дал новое определение понятию жизнь: «Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот». Т.е определяется минимально возможный набор обязательных свойств, без которых никакая жизнь невозможна.
Живые организмы имеют ряд особенностей, отличающих их от неживой природы. По отдельности каждое из отличий достаточно условно, поэтому их следует рассматривать в комплексе.
Признаки, отличающие живую материю от неживой
1. Особый химический состав. Все живые системы включают в себя макромолекулы, которые определяют жизнедеятельность живых систем (размножение, движение, химические реакции, наследственность, изменчивость и т.д.).
2. Клеточное строение. Жизнь на Земле существует только в виде клеток. Иногда утверждается, что существуют внеклеточная форма жизни – вирусы. Однако они являются внутриклеточными паразитами и вне клеток не проявляют никаких свойств живого, т.е. это нуклеиновая кислота, покрытая белковой оболочкой. Вирусы имеют идеально правильную геометрическую форму, т.е. являются биологическими кристаллами. «Жизнедеятельность» вируса начинается только после того, как он проникнет в клетку. При этом сам вирус ничего не делает, т.е. только изменяет программу жизнедеятельности клетки, заставляя ее строить новые вирусы. Скорее всего, они представляют собой информационные пакеты. Предполагается, что вирусы произведены клетками в ходе обмена наследственной информацией. Все клетки подразделяются на две основные группы: прокариоты и эукариоты. К прокариотам относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Это самые простые клетки, не имеющие ядра и мембранных органоидов. Все остальные организмы состоят из эукариотических клеток.
3. Открытость (обмен веществ и энергии). Любая живая система обменивается с внешней средой веществами, энергией и информацией. Это происходит у животных, например, в ходе питания, дыхания, выделения. Растения получают энергию путем фотосинтеза. Обмен информацией осуществляется в двух формах: либо в виде обмена наследственной информацией, либо в виде раздражимости (адекватная, целесообразная реакция организма на внешние раздражающие воздействия), которая служит для организма источником информации о внешней среде.
Раздражимость существует в трех основных формах:
У одноклеточных – таксис (двигательная реакция простейших в ответ на раздражение), может быть положительным или отрицательным.
У растений – тропизмы (двигательная реакция растения в ответ на действие раздражителя).
У животных, обладающих нервной системой – рефлексы.
4. Самовоспроизведение (размножение). Биологическая роль этого процесса заключается в том, что он компенсирует естественную убыль особей вида в результате смерти. При этом поддерживается постоянная численность вида, т.е. видовой гомеостаз. Смертность особей любого вида биологически целесообразна, поскольку в результате смены поколений осуществляется изменчивость, которая позволяет приспосабливаться к изменяющимся условиям среды. Продолжительность жизни различна у разных видов и является видоспецифическим признаком, который контролируется наследственным материалом. Смерть особей подготавливается процессом старения, которое также запрограммировано в наследственном материале.
Размножение осуществляется в двух основных формах: бесполое и половое. Бесполое – осуществляется без участия специализированных половых клеток, одной особью и характеризуется простотой и высокой эффективностью. Формы бесполого размножения: деление клетки у одноклеточных, спорообразование, почкование у животных, вегетативное размножение у растений. Недостатком бесполого размножения является отсутствие комбинативной изменчивости.
Половое размножение осуществляется с помощью специализированных половых клеток, которые образуются в специализированных железах половых органов. Яйцеклетки образуются в яичниках, сперматозоиды – в семенниках. Для полового размножения необходим процесс оплодотворения – слияния яйцеклетки со сперматозоидом. Этот процесс может происходить во внешней среде – наружное оплодотворение или в половых органах самки – внутреннее оплодотворение. Существует промежуточный вариант – наружно-внутреннее, или сперматофорное оплодотворение. В этом случае сперматозоиды выбрасываются во внешнюю среду в специализированных упаковках. Женская особь сама забрасывает их в половые пути.
Размножающиеся половым путем особи могут быть раздельнополыми или гермафродитами. Преимуществом полового размножения является то, что оно – источник комбинативной изменчивости.
У простейших существует половой процесс, который не является размножением. Это обмен наследственным материалом, обеспечивающий комбинативную изменчивость.
5. Саморегуляция. Направлена на поддержание гомеостаза. Живая система поддерживает на постоянном уровне все параметры своего функционирования (кол-во клеток в тканях, кол-во особей в популяции, химический состав клеток и т.п.) Основным механизмом, обеспечивающим саморегуляцию, является отрицательная обратная связь. Она заключается в том, что с выхода системы на ее вход поступает сигнал, который тормозит работу системы:
вход выход
фукция
отриц.обратная связь
Кейлоны
Например, по этому принципу регулируется деление клеток. Дифференцированные работающие клетки вырабатывают специальные вещества – кейлоны, которые тормозят работу делящихся клеток. Дифференцированные клетки гибнут, их количество уменьшается. При этом снижается количество кейлона. Делящиеся клетки начинают размножаться быстрее. Количество дифференцированных клеток повышается, одновременно повышается количество кейлона, деление клеток тормозится и т.д.
Другой пример – все химические реакции в клетке саморегулируются. Продукт химической реакции взаимодействует с ферментом, катализирующим реакцию, понижает его активность, и, таким образом, тормозит реакцию. Вслед за этим активность фермента повышается, реакция ускоряется и т.д.
Саморегуляция приводит к тому, что все процессы в клетке и организме происходят в колебательном режиме. Пример саморегуляции биологических систем – биоритмы.
6. Наследственность. Живые системы (клетки, организмы) способны передавать из поколения в поколение свои наследственные признаки. Наследственность необходима для сохранения в ряду поколений признаков, необходимых для приспособления к условиям среды.
7. Изменчивость – это способность всех живых систем изменять наследственные признаки в ряду поколений. Все живые системы существуют в изменяющихся условиях среды. Изменчивость обеспечивает приспособляемость организмов, т.е. способность адаптироваться к изменяющимся условиям среды.
8. Развитие. Живые системы – развивающиеся системы. Развитие осуществляется в двух формах:
1. Онтогенез – индивидуальное развитие организма от зарождения до смерти.
2. Филогенез – историческое, эволюционное развитие вида.
Источник
Свойства живой материи полезно знать, поскольку это то, что касается каждого из нас. Причем непосредственно. Ведь человек – это и есть живая материя, которая наделена разумом. Впрочем, это неполное определение.
Понятие
Прежде чем начать перечислять свойства живой материи, стоит разобраться со значением термина. Неплохой вариант был предложен Михаилом Владимировичем Волькенштейном – советским биофизиком и химиком. Он говорил, что все живые тела, которые существуют на нашей планете, являются самовоспроизводящимися и саморегулирующимися системами. И их главная составляющая – это нуклеиновые кислоты и белки. Так что не только человек является живой материей. А ещё и птицы, морские обитатели, млекопитающие и т. д. Но человек – это высокоорганизованная живая материя, которую от всего остального отличают особые признаки, свойства. И вот им хотелось бы уделить больше внимания.
Химический состав
Это первая особенность, которую необходимо отметить вниманием. И простейшее формальное свойство, отличающее живую материю от неживой. У них совершенно разный молекулярный состав и структура. Все элементы, входящие в состав живой материи, могут образовывать соединения и вступать в реакции.
Организм человека и животного включает в себя воду, органические и неорганические вещества – кальций, магний, натрий, железо, цинк, водород, углерод, азот, калий, фосфор, селен, хром, кобальт и многое другое в тех или иных количествах. Простейший пример – белки и жиры. Они есть в организме человека, животных и даже растений. И они способны перевариваться, усваиваться, иссякать. Противоположный пример – нефть. Естественно, это неживая материя, представляющая собой коллоидную, а не биологическую систему. И состоит нефть из мицелл – полутвёрдых сгустков высокомолекулярных смол, карбенов и асфальтенов, которые не растворяются в жидких углеводородах.
Обмен веществ и саморегуляция
Это ещё одни специфические свойства живой материи. Обмен веществ, если выражаться простым языком, представляет собой набор химических реакций, которые возникают в организме для поддержания его жизни. А саморегуляция – это способность сохранять свою стабильность на том или ином уровне, отличающемся постоянством. И человек наиболее ярко проявляет её. Поскольку в случае с личностью саморегуляция осуществляется не только на биологическом уровне, но ещё на социологическом и психологическом.
И это всё естественно. Человек способен управлять своим психическим состоянием, воздействовать на себя при помощи слов и мысленных образов. Отдельно имеет место быть эмоциональная саморегуляция. Это способность человека реагировать на произошедшее так, как принято в социуме, сохраняя некую «гибкость». То есть он может допустить проявление спонтанных эмоций, но также у него получается скрывать их. Это уже нечто высшее, что является контролем собственных чувств.
Теоретический пример. Человеку, когда он ехал в автобусе домой, пришло СМС о том, что он выиграл в лотерею миллион рублей. Если он сохранил нейтральность и, только придя в квартиру, начал прыгать от радости и восторженно благодарить судьбу, можно говорить о том, что он владеет эмоциональной саморегуляцией.
Развитие и рост
Нельзя не отметить и эти свойства живой материи. В такой науке, как биология, ростом называется увеличение массы организма, которое происходит по причине увеличения неклеточных образований и размеров клеток. А развитие непосредственно связано с данным процессом. Порой даже два этих понятия употребляются, отождествляясь. Что логично, ведь те или иные стадии развития могут наступить лишь после того, как организм достигнет определённых размеров. При этом ничто из перечисленного невозможно без обмена веществ.
Изменчивость
Это то, чем сопровождается развитие и рост. Важно учитывать данный факт. Потому как расти может не только человек, растение или животное, но и сугроб или кристалл, например. А вот изменяться может лишь живая материя. Собственно говоря, этим и характеризуется эволюция. Вспомнить хотя бы ту же теорию Дарвина – яркий пример. Рост без изменений не является возможным, поскольку организм, развиваясь, приспосабливается к окружающей среде. Которая тоже меняется.
Этот же процесс включает в себя и раздражимость. Это способность каждой живой материи реагировать на окружающую среду. А также проявление жизненной деятельности всех биологических систем. Раздражимость является основным свойством любого живого организма, будь то травинка или человек. Минимальную величину раздражителя, кстати, принято называть порогом восприятия. И кстати, проявление этого свойство у многих организмов имеет кое-что общее. Например, цветок всегда «поворачивается» к солнцу. Человек, если ему холодно на улице, тоже постарается найти менее затененное место. И таких примеров – масса.
Размножение
Стоит отметить вниманием и данный фактор, рассказывая про основные свойства живой материи. Способность к самовоспроизведению (размножению) обеспечивает тому или иному виду относительное бессмертие. И сложно опровергнуть данное утверждение, поскольку мы – явный тому пример. Сейчас на Земле проживает около 7.3 млрд человек. А ведь ещё в октябре 1999-го было 6 миллиардов. За 17 лет население возросло на миллиард! Так что вид Homo sapiens будет существовать очень долго (если не вечно).
Правда, есть виды, которые уже вымерли, к превеликому сожалению. Например, квагга. Это непарнокопытное животное, которое считалось видом зебр. Квагги были приручены человеком и использовались для охраны стад. Последний представитель умер в 1883 году в Амстердамском зоопарке. Сегодня многие животные находятся на грани вымирания, и чтобы их исчезновения не произошло, они должны активно самовоспроизводиться, то есть осуществлять одну из функций живой материи.
О наследственности
Рассказывая про основные свойства живой материи, нельзя не отметить вниманием и этот аспект. То, каким будет организм, зависит от наследственности. А часть «заложена» в нём непосредственно. Простой пример – цвет глаз. Если у мужчины радужная оболочка голубая, как и у его жены, вероятность того, что у пары родится кареглазый малыш, стремится к нулю. У зелёного больше «шансов» – 1 %. Все остальные проценты отходят голубому цвету. Но, кстати, если оба родителя кареглазы, то вероятность распределяется иначе. 75 % – что у ребёнка будет такой же цвет. Но есть вероятность в 18.75 % появления на свет младенца с зелёными глазами. У голубого меньше всего шансов – 6.25 %. Впрочем, это другая тема, но принцип понятен. Наследственность – то, что входит в важнейшие свойства живой материи.
Об уровнях
Итак, исходя из всего вышеперечисленного можно понять, что представляет собой биологическая природа. Это сложно организованная система. И в ней есть уровни организации живой материи. Таблица состоит из нескольких пунктов-характеристик.
Итак, первое. Молекулярный уровень. Это то, о чём говорилось изначально. То есть проявление взаимодействия микромолекул, таких как полисахариды, нуклеиновые кислоты и т. д.
Второй уровень – клеточный. Как и любая форма жизни. Ведь клетка является не просто структурной, но и функциональной единицей размножения организмов.
Следующий уровень, на котором мы остановимся, – организменный. Ему предшествуют тканевый и органный. Тут принцип понятен. Организм – это живая система, состоящая из того или иного количества клеток. Взять, к примеру, планктон. Это одноклеточная водоросль. Но живой организм. Человек состоит примерно из 100 триллионов клеток. И он – тоже живой организм. Суть одна, состав разный. Это и доказывают уровни организации живой материи.
Таблица также содержит и другие понятия. Есть ещё популяционно-видовой уровень. В него входят совокупности особей, которые имеют единое происхождение и схожи по своей структуре и функциональной организации.
Последние уровни – биогеоценотический и биосферный. Они самые масштабные. К биогеоценотическому относятся организмы различной сложности и сфер обитания. А к биосферному – все совокупности и проявления жизни, существующие на нашей планете.
Психика
Это свойство высокоорганизованной живой материи. Данный аспект уже был оговорен ранее. Но теперь стоит уделить ему чуть больше внимания.
Почему психика свойственна лишь людям и животным? Потому что она подразумевает переживание ими эмоций и ощущений, а также наличие памяти и восприятия. Конечно, может, братья наши меньшие и не способны размышлять о смысле бытия, существовании Бога и предназначении нашей планеты. Но они ощущают боль, страх, спокойствие, усталость и многое другое – как и мы. То есть у них тоже получается отражать объективную реальность, взаимодействовать с ней.
Это свойство живой высокоорганизованной материи также включает в себя пресловутую раздражимость, чувствительность, поведение и сознание. И если первые три качества присущи как человеку, так и животному, то последним обладаем лишь мы. Во всяком случае, обратное пока что не доказано. Сознание представляет собой совокупность тех или иных образов (устойчивых или меняющихся), формирующихся в процессе жизни. Которые, собственно говоря, и образуют индивидуальное мировосприятие.
Дискретность
Или, говоря иными словами, то, что противопоставляется непрерывности и целостности. Дискретность является всеобщим свойством материи. И любой биологической системе она присуща. Поскольку абсолютно всё (будь то организм, популяция или даже клетка) состоит из множества частиц. Они раздельные, но между собой постоянно взаимодействуют. И образуют, таким образом, единую, целостную систему.
Понятие дискретности легко пояснить на примере того же человеческого тела. Оно состоит из множества органов, тканей, сухожилий, клеток, сосудов. Которые в совокупности и образуют наш организм. Без чего-то одного он не может полноценно существовать.
Негэнтропия
Данный аспект также включен в свойства живой материи. Кратко говоря, это то же самое, что и упорядоченность. Без которой не может существовать дискретности (если говорить о биологии). Здесь всё просто. Все живые системы создают порядок и образуют структуру. Опять-таки, яркий пример – наше кровообращение. Которое, к слову, обеспечивает пресловутый обмен веществ. Кровообращение – сложнейший процесс, происходящий по сердечно-сосудистой замкнутой системе. И этот процесс расписывается специалистами на несколько страниц. Он происходит постоянно, каждую секунду – человек (или любое другое создание) даже не задумывается об этом. Всё потому, что наш организм – живая система, которая образовала данную структуру, комплекс сложных процессов.
Мобильность
Это последнее, что хотелось бы отметить вниманием, рассказывая про основные фундаментальные свойства живой материи. Мобильность характерна для каждого существа. Она подразумевает способность передвигаться, которая необходима каждому. Тому же цветку – чтобы повернуться к солнцу. Благодаря мобильности каждое живое создание может найти себе пищу, выйти из неблагоприятно сложившейся ситуации, эволюционировать или найти пару для размножения (будь то львы, люди или птицы). Нельзя недооценивать двигательную функцию. Ведь она нужна не только организму в целом, но и его частям. Что и говорить, если даже наши органы и клетки проявляют определенную активность: кровь циркулирует, сердце бьётся, легкие сокращаются. И пресловутый планктон передвигается за счет крошечных жгутиков. Недаром ведь говорят, что движение – это жизнь. Данное утверждение верно, поскольку всё существующее на свете и называющееся живым находится в постоянном движении. Если задуматься, то можно понять: это действительно так.
Что ж, изучив, какие свойства присущи живой материи, можно сделать однозначный вывод. Всё перечисленное выше – связано тесным образом. Поскольку касается проявления и поддержания жизнедеятельности организма. Одно невозможно без другого. И лишь задумавшись над этой темой и соотнеся всё с реальными примерами, можно понять, насколько всё тщательно продумано природой.
Источник