Билет № 2

1. Признаки живых организмов. Основные отличия живых организмов от тел неживой природы.

Всем уровням организации живой природы присущи черты, отличающие ее от неживой материи. Рассмотрим общие, характерные для всего живого свойства и их отличия от похожих процессов, протекающих в неживой природе.

1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. Элементарный состав неживой природы наряду с кислородом представлен в основном кремнием, алюминием и натрием. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента — углерод, кислород, азот и водород.

2. Обмен веществ. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее элементы, необходимые для питания, и выделяя продукты жизнедеятельности. Отметим, что в неживой природе также существует обмен веществами. Однако при небиологическом круговороте веществ они просто переносятся с одного места на другое или меняется их агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед.

Живые организмы поглощают из окружающей среды различные вещества. Вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются веществам живого организма, из них строится его тело. Эти процессы называются ассимиляцией, или пластическим обменом, или анаболизмом.

Другая сторона обмена веществ — процессы диссимиляции, в результате которых сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Поэтому диссимиляцию называют еще энергетическим обменом или катаболизмом. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма и как следствие — постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

3. Самовоспроизведение (репродукция). При размножении живых организмов потомство обычно похоже на родителей: кошки воспроизводят котят, собаки — щенят. Таким образом, размножение – это свойство организмов воспроизводить себе подобных. Самовоспроизведение – одно из основных свойств живого, тесно связанное с явлением наследственности.

4. Наследственность. Заключается в способности организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Она обусловлена стабильностью, те. Е постоянством строения молекул ДНК.

5. Изменчивость. Это свойство как бы противоположное наследственности, но вместе с тем тесто связано с ней, так как при этом изменяются наследственный наследственные задатки – гены, определяющие развитие тех или иных признаков. Изменчивость – это способность организмов приобретать новые признаки и свойства, в основе которой лежат изменения биологических матриц. Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора, т.е. отбора наиболее приспособленных особей к конкретным условиям существования в природных условиях, что в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

6. Рост и развитие. Способность к развитию — все общее свойство материи. Под развитием понимают не обратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, вследствие которого изменяется его состав или структура. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием, или онтогенезом, и историческим развитием, или филогенезом.

7. Раздражимость. Любой организм неразрывно связан с окружающей средой: извлекает из нее питательные вещества, подвергается воздействию неблагоприятных факторов среды, вступает во взаимодействие с другими организмами и т. д. В процессе эволюции у живых организмов выработалось и закрепилось свойство избирательно реагировать на внешние воздействия. Это свойство носит название раздражимость.

Реакция многоклеточных животных на раздражение осуществляется через посредство нервной системы и называется рефлексом.

8. Дискретность. Само слово «дискретность» произошло от латинского «дискретус», что означает «прерывистый, разделенный». Дискретность — всеобщее свойство материи. Это означает, что отдельный организм или иная биологическая система (вид, биоценоз и др.) состоит из отдельных изолированных, т. е. обособленных или ограниченных в пространстве, но тем не менее тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Например, любой вид организмов включает отдельные особи. Тело высокоорганизованной особи образует пространственно отграниченные органы, которые, в свою очередь, состоят из отдельных клеток.

9. Саморегуляция (авторегуляция). Это способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов. При этом недостаток поступления каких-либо питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает запасание этих веществ. Подобные реакции осуществляются разными путями благодаря деятельности регуляторных систем — нервной и эндокринной.

10. Ритмичность. Это свойство присуще как живой, так и неживой природе. Обусловлено оно различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца, сменой времен года, фазами Луны и т. д. Для неживой природы характерны, например, изменения освещенности и температуры в течение года и суток, приливы и отливы в морях и океанах, перемещение воздушных масс — ветры и т. д. Живые организмы также подчиняются внешним датчикам времени, однако реакция их значительно сложнее изменений окружающей среды.

Повсюду в живой и неживой природе распространены колебательные процессы. Океанские приливы и отливы, смена дня и ночи, фаз Луны, чередование времен года, периодическое увеличение солнечной активности, цикличность геологических процессов, в том числе периодическая смена суши морем и моря сушей, — все это разные формы колебательных процессов. Периодические изменения в окружающей среде оказывают глубокое влияние на живую природу и на собственные ритмы живых организмов.

11. Энергозависимость. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают энергия и материя в виде пищи из окружающей среды. Следует отметить, что живые организмы в отличие от объектов неживой природы отграничены от окружающей среды оболочками (наружная клеточная мембрана у одноклеточных, покровная ткань у многоклеточных). Эти оболочки затрудняют обмен веществ между организмом и внешней средой, сводят к минимуму потери веществ и поддерживают пространственное единство системы. Таким образом, живые организмы резко отличаются от объектов физики и химии — неживых систем — своей исключительной сложностью и высокой структурной и функциональной упорядоченностью. Эти отличия придают жизни качественно новые свойства. Живое представляет собой особую ступень развития материи.

2. Экологические (биотические) факторы, их влияние на организм. Приведите примеры конкурентных отношений в природе и раскройте их значение. Как человек использует знания о конкуренции в практической деятельности?

Биотические факторы представляют собой формы влияния на организм со стороны других живых организмов — влияние животных на растения, растений на животных, паразитарные отношения, взаимовлияние микроорганизмов и высших организмов друг на друга и т.д.

Взаимоотношения между организмами. Живот­ные и растения, грибы и бактерии существуют не изо­лированно друг от друга, а вступают в сложные взаимо­отношения. Различают несколько форм взаимодейст­вия популяций. Основными из них являются конкуренция, хищничество, паразитизм, нейтрализм, комменсализм и симбиоз.

Конкуренция относится к отрицательным, антагонистическим взаимоотноше­ниям. Между растениями могут проявляться следующим образом:

Взаимное конкурентное подавление. Например, при смешанных посевах разных видов клевера они сосуществуют, но конкуренция за свет приводит к умень­шению плотности каждого из них.

1. Подавление одной популяции другой. Так, грибы, вырабатывающие антибиотики, подавляют рост микро­организмов. Взаимодействие организмов с помощью химических веществ свойственно и высшим растениям. Разные виды растений испытывают неодинаковую по­требность в азоте. Те из них, которые могут расти на бедных почвах, через корневую систему выделяют вещества, подавляющие деятельность свободноживущих азотфиксирующих бактерий, а также образование клу­беньков у бобовых. Таким путем они предотвращают накопление в почве азота и заселение ее видами, нуж­дающимися в большом его количестве.

2. Конкуренция из-за пищевых ресурсов. Эта форма конкуренции была изучена отечественным ученым Г. Ф. Гаузе. При совместном выращивании двух видов инфузорий через некоторое время в питательной среде оставался только один из них. При этом инфузории не нападали на особей другого вида и не выделяли вред­ных веществ. Объяснение заключается в том, что изу­ченные виды отличались неодинаковой скоростью рос­та. В конкуренции за пищу побеждал вид, особи которого быстрее размножаются. В естественных усло­виях конкуренция между близкородственными видами ослабевает, если один из них переходит на новый ис­точник пищи. Таким образом, конкуренция, возникающая между близкими видами, может иметь два следствия: или вы­теснение одного вида другим, или разная экологиче­ская специализация видов, дающая им возможность су­ществовать совместно. Конкурентные взаимоотноше­ния — один из важнейших механизмов формирования видового состава сообщества, распределения видов в пространстве и регуляции их численности.

3. В естественных усло­виях конкуренция между близкородственными видами ослабевает, если один из них переходит на новый ис­точник пищи. Таким образом, конкуренция, возникающая между близкими видами, может иметь два следствия: или вы­теснение одного вида другим, или разная экологиче­ская специализация видов, дающая им возможность су­ществовать совместно. Конкурентные взаимоотноше­ния — один из важнейших механизмов формирования видового состава сообщества, распределения видов в пространстве и регуляции их численности.

3. Объясните, почему поджелудочную железу относят к железам смешанной секреции. Как в крови поддерживается постоянное количество глюкозы? Какие меры необходимо соблюдать, чтобы не заболеть сахарным диабетом?

Поджелудочная железа обладает смешанной секрецией: часть ее клеток выделяет ряд пищеварительных ферментов через протоки в двенадцатиперстную кишку (внешняя секреция), а скопления других клеток, называемые островками Лангерганса, выделяют гормоны инсулин и глюкагон непосредственно в кровь. Непрерывное выделение инсулина в кровь необходимо для того, чтобы основной источник энергии — глюкоза — могла свободно переходить из плазмы крови в ткани, а ее избыток — откладываться в печени в виде полимера гликогена. При нехватке инсулина развивается сахарный диабет, болезнь, при которой глюкоза не проникает в ткани, а ее уровень в плазме крови сильно возрастает, что влечет за собой выведение глюкозы из организма в больших объемах мочи. Если больному диабетом не вводить инсулин извне, то лишение мозга глюкозы приводит к потере сознания, судорогам и быстрой смерти. Второй гормон поджелудочной железы — глюкагон — синтезируется в особых клетках островков Лангерганса и необходим для образования глюкозы из гликогена при нехватке ее в плазме крови. Таким образом, инсулин и глюкагон, обладая до определенной степени противоположными эффектами, обеспечивают точное регулирование потребления организмом глюкозы.