концепции современного естествознания / лекция 4

ЛЕКЦИЯ № 4

ЖИЗНЬ И ЕЕ ВОЗНИКНОВЕНИЕ НА ЗЕМЛЕ

ПЛАН

1. Понятие «жизнь» ее основные свойства

2. Возникновение жизни на Земле

3. Уровни организации живой материи

1. Понятие «жизнь» ее основные свойства

В 60 - х гг. XX в. сов. ученый Волькенштейн дал следующее определение «жизни». Жизнь - живые тела, существующие на Земле, представляющие собой открытые саморегулирующие и самоорганизующие системы, состоящие из биополимеров и фосфорорганических соединений.

Живые организмы обладают рядом свойств:

1. Они имеют сложную упорядоченную структуру, уровень которой значительно выше, чем у неорганических соединений.

2. На поддержание своей высокой упорядоченности они используют поступление энергии из вне. Большинство живых организмов прямо или косвенно используют солнечную энергию.

3. Они имеют постоянный химический состав: основными биогенными элементами являются – водород, углерод, кислород, азот. На их долю приходится 96% от массы живых организмов. Кроме того, все живые организмы построены из

4-х основных групп органических веществ, нуклеиновых кислот, белков, жиров, углеводов.

4. Они реагируют на изменение условий окружающей среды, т.е. обладают раздражимостью.

5. Все живое размножается. При размножении живые организмы передают потомкам заложенную в них информацию необходимую для их роста и развития.

6. Живые организмы в процессе роста и развития не только изменяются, но и усложняются.

7. Живые организмы хорошо приспосабливаются к среде обитания и соответствуют своему образу жизни.

8. У живых организмов есть прошлое.

Строгой границы между живой и неживой природой не существует, т.к. имеются переходные формы. К ним относятся вирусы, вне клетки живого организма они не обладают не одним признаком живого, потому что не имеют своих ферментов и только попадая в живую клетку и используя ферменты этой клетки они начинают делиться и питаться, т.е. переходят на уровень живых организмов.

2. Возникновение жизни на Земле

Большинство современных ученых убеждены, что возникновение жизни на Земле есть естественный результат эволюции материи. Этот процесс прежде всего связан с геологической эволюцией планеты. Жизнь на Земле носит название углеродной или органической, т.к. основу живых организмов составляет углерод, который обладает уникальными свойствами - образовывать сложные молекулы с разнообразным строением.

Современная теория происхождения жизни основана на идеи о том, что биологические молекулы возникли из неорганических соединений, т.е. без участия живых организмов.

Основные положения естественнонаучной теории о происхождении жизни следующие:

1. Органические вещества сформировались из неорганических под действием физических факторов среды (определенной температуры и давления) в водах первичного океана.

2. Взаимодействуя между собой в воде, они образовали все более сложные вещества, в результате чего возникли ферменты и самовоспроизводящие системы в виде свободных генов.

3. Свободные гены соединяясь со сложными органическими соединениями превращались в высокомолекулярные структуры, которые покрывались белково-липидной оболочкой за счет которой изолировались от раствора и друг от друга.

Так возникла клетка, которая является основной элементарной единицей всего живого, способная к обмену веществ, размножению и т.д. Далее живые организмы развивались в результате биологической эволюции.

С момента возникновения они попадали под воздействие естественного отбора, который и обеспечивал их приспособляемость к условиям существования. Приобретенные полезные признаки закреплялись отбором. Первые простейшие организмы использовали для питания готовые органические вещества, находящиеся в воде в виде растворов, т.е. по типу питания они относились к гетеротрофным. По мере увеличения их численности запасы органических веществ уменьшались, и организмы стали искать способы синтеза органических веществ самостоятельным путем. Некоторые из них стали использовать энергию простых окислительно-восстановительных реакций, так появился хемосинтез. Хемосинтезирующие бактерии были первыми автотрофными организмами на Земле.

Следующим важным этапом биологической эволюции было создание пигментных систем, с помощью которых они могли использовать энергию Солнца, т.е. появился фотосинтез.

Первый организм, использующий свет как источник энергии в качестве источника водорода использовали воду, в результате чего стал выделяться свободный кислород. Накапливаясь в верхних слоях атмосферы кислород сформировал озоновый слой, который защитил поверхность Земли от ультрафиолетового излучения Солнца губительно действующее на все живое. Живые организмы, находящиеся под защитой воды смогли выйти на сушу и распространится по всей поверхности Земли.

3. Уровни организации живой материи

Мир живого довольно разнообразен и имеет довольно сложную структуру. Он состоит из нескольких уровней, но на всех уровнях проявляются все свойства живого. Каждый из уровней характеризуются своими особенностями, и связь между этими уровнями осуществляются благодаря обмену веществ и энергии.

1. Молекулярный уровень – представлен молекулами нуклеиновых кислот, белками, жирами, углеводами и биологически активными веществами (витамины, ферменты). Изучает – молекулярная биология. Все биологические молекулы синтезируются из низкомолекулярных соединений. В состав живых клеток входит до 100 элементов. Биологические молекулы в организме непрерывно превращаются за счет химических реакций и ферментов. Нуклеиновые кислоты выполняют основную роль в передачи генетической информации и информацию о составе белков данного организма. Они входят в состав ферментов, витаминов и др. биологически активных веществ. Белки выполняют роль строительного материала живых организмов, входят в состав всех клеток и биологически активных веществ. Углеводы и жиры являются энергетическим материалом, на этом уровне происходит превращение световой энергии в химическую и химическую в биологическую. Биологические молекулы обеспечивают преемственность между молекулярными и др. уровнями живых материй.

2. Клеточный уровень – изучает наука цитология и он представлен клетками, которые существуют и в качестве самостоятельных организмов и в качестве элементов многоклеточных организмов. Главным элементом этого уровня является то, что с клетки начинается жизнь. На этом уровне происходит разграничение процессов жизнедеятельности в пространстве и во времени. Специфичность клеточного уровня определяется специализацией клеток.

3. Тканевый уровень – изучает наука гистология и представлен тканями, состоящими из однотипных клеток. У живых различают следующие ткани: мышечную, соединительную, нервную, защитную, кровь и лимфа. На этом уровне происходят все физические процессы живого организма (дыхание, пищеварение, выделение).

4. Органный уровень – изучает наука анатомия. На этом уровне происходят все физиологические процессы живого организма: дыхание, пищеварение, кровообращение, выделение.

5. Организменный уровень – отражает индивидуальность отдельных особей, на этом уровне происходит реализация генетической информации. Создаются структурные и функциональные особенности, присущие данному виду.

6. Популяционный уровень – растения и животные не существуют изолированно друг от друга, а объединены в популяции, которые характеризуются определенным генофондом. В популяциях начинаются элементарные эволюционные преобразования и вырабатываются признаки для приспособления к изменившимся внешним условиям.

7. Видовой уровень – определяется видами растений, животных и микроорганизмов, которые существуют в природе в качестве живых звеньев. В состав одного вида входят несколько популяций. Все они находятся в самых разных местах обитания. Вид является единицей классификации живых существ. Сообщество организмов, разновидовой принадлежности образуют биоценоз.

8. Экосистемный уровень – происходит вещественный и энергетический круговороты, связанные с жизнедеятельностью организмов.

9. Высшей формой организации живой материи является Биосферный уровень– он представляет биосферу, где осуществляется объединение всех круговоротов в один глобальный круговорот. Биосферный уровень включает всю совокупность живых организмов, биогенное вещество, биокосное вещество, косное вещество.