Контрольная работа, 1 аттестация

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒

1. Назовите фундаментальные особенности живого. Что такое "живые системы"? Какие принципы физики и кибернетики лежат в основе устройства живых систем?

2. На базе каких химических свойств биологических молекул (назовите виды этих молекул) осуществляется самовоспроизведение биологических структур и биологическое узнавание?

3. Сформулируйте понятие "план строения" и обоснуйте связи между планами строения и особенностями физиологии (функционирования) на примере бактерий, простейших, грибов, растений и животных. Могут ли организмы какого-либо вида существовать исключительно среди себе подобных? Изложите и обоснуйте ваши представления о сущности биологического многообразия и его роли в развитии жизни на Земле.

1. 1) Жизнь — активная форма существования материи, в некотором смысле высшая по сравнению с её физической и химической формами существования; совокупность физических и химических процессов, протекающих в клетке, позволяющих осуществлять обмен веществ и её деление.

Фундаментальные свойства живого:

1) Самообновление - связано с потоком вещества и энергии. Основу обмена веществ составляют сбалансированные и четко взаимосвязанные процессы ассимиляции и диссимиляции. В результате ассимиляции происходят обновление структур организма и образование новых его частей (клеток, тканей, частей органов). Диссимиляция определяет расщепление органических соединений, обеспечивает клетку пластическим веществом и энергией.

2) Самовоспроизведение - обеспечивает преемственность между сменяющимися генерациями биологических систем. Это свойство связано с потоками информации, заложенной в структуре нуклеиновых кислот.

3) саморегуляция - базируется на совокупности потоков вещества, энергии и информации через живой организм;

4) раздражимость - связана с передачей информации извне в любую биологическую систему и отражает реакцию этой системы на внешний раздражитель. Благодаря раздражимости живые организмы способны избирательно реагировать на условия внешней среды и извлекать из нее только необходимое для своего существования.

5) поддержание гомеостаза (от гр. homoios — «подобный, одинаковый» и stasis — «неподвижность, состояние») — относительного динамического постоянства внутренней среды организма, физико-химических параметров существования системы;

6) структурная организация — определенная упорядоченность, стройность живой системы. Обнаруживается при наследовании не только отдельных живых организмом, но и их совокупностей в связи с окружающей средой биогеоценозов;

7) адаптация — способность живого организма постоянно приспосабливаться к изменяющимся условиям существовании в окружающей среде. В ее основе лежат раздражимость и характерные для нее адекватные ответные реакции;

8) репродукция (воспроизведение). Так как жизнь существует в виде отдельных (дискретных) живых системы (например, клеток), а существование каждой такой системы строго ограничено во времени, поддержание жизни на 'Земле связано с репродукцией живых систем. На молекулярном уровне воспроизведение осуществляется благодаря матричному синтезу, новые молекулы образуются по программе, заложенной в структуре (матрице) ранее существовавших молекул;

9) наследственность - обеспечивает преемственность между поколениями организмов (на основе потоков информации).

10) изменчивость — свойство, противоположное наследственности. За счет изменчивости живая система приобретает признаки, ранее ей несвойственные. В первую очередь изменчивость связана с ошибками при репродукции: изменения в структуре нуклеиновых кислот приводят к появлению новой наследственной информации. Появляются новые признаки и свойства. Если они полезны для организма в данной среде обитания, то они подхватываются и закрепляются естественным отбором. Создаются новые формы и виды. Таким образом, изменчивость создает предпосылки для видообразования и эволюции;

11) индивидуальное развитие (процесс онтогенеза) — воплощение исходной генетической информации, заложенной в структуре молекул ДНК (т. е. в генотипе), в рабочие структуры организма. В ходе этого процесса проявляется такое свойство, как способность к росту, что выражается в увеличении массы тела и его размеров.

12) филогенетическое развитие (закономерности его установлены Ч.Р.Дарвином). Базируется на прогрессивном размножении, наследственности, борьбе за существование и отборе. В результате эволюции появилось, огромное количество видов. Прогрессивная эволюция прошла ряд ступеней. Это доклеточные, одноклеточные и многоклеточные организмы вплоть до человека.

При этом онтогенез человека повторяет филогенез (т. е. индивидуальное развитие проходит те же этапы, что и эволюционный процесс);

13) дискретность (прерывистость) и в то же время целостность. Жизнь представлена совокупностью отдельных организмов, или особей. Каждый организм, в свою очередь, также дискретен, поскольку состоит из совокупности органов, тканей и клеток. Каждая клетка состоит из органелл, но в то же время автономна. Наследственная информация осуществляется генами, но ни один ген в отдельности не может определять развитие того или иного признака.

Благодаря наличию потока информации клетка приобретает структуру, отвечающую критериям живого, поддерживает ее во времени, передает в ряду поколений. В этом потоке участвуют ядро, макромолекулы, переносящие информацию в цитоплазму (мРНК), цитоплазматический аппарат транскрипции (рибосомы и полисомы, тРНК, ферменты активации аминокислот). Позже полипептиды, синтезированные на полисомах, приобретают третичную и четвертичную структуру, и используется в качестве катализаторов или структурных белков. Также функционируют геномы митохондрий, а в зеленых растениях — и хлоропластов.

2) Живая система — единство, состоящее из самоорганизующихся, самовоспроизводящихся элементов, активно взаимодействующих с окружающей средой, имеющее специфические признаки, присущие живым существам.

В науке существует мнение, что система, состоящая из живых людей, как например экономическая или социальная, обладает рядом качеств, делающих её подобной живому организму. Это живое создание со своими клетками, обменом веществ и нервной системой. В ней различные общественные институты играют роль органов, каждый из которых выполняет свою особую функцию в поддержании жизнедеятельности организма. К примеру, армия действует аналогично иммунной системе, защищая организм от вторжений извне, тогда как правительство работает подобно мозгу, принимая решения и управляя. Эта мысль была впервые озвучена ещё в античности греческим философом Аристотелем.

В своем развитии наука отошла от механистического взгляда на организмы. В изучении живых систем ученых привлекает многообразие процессов, с помощью которых система адаптируется к постоянно изменяющейся внешней среде. Множество идей и методов, объединённых в области «теории сложности», привели к осознанию организмов как самоорганизующихся адаптивных систем. Процессы в таких системах децентрализованы, неопределенны и постоянно изменяются. Сложное адаптивное поведение таких систем возникает в процессе взаимодействия между отдельными автономными компонентами. Модели, в которых управление подчинено отдельному блоку, были признаны недостаточно соответствующими действительности для большинства реальных систем.

Живые системы - это все структуры, которые нас окружают, но не создавались человеком. Они являются "произведениями" природы. Микроскопические клетки амебы, гигантские хвойные деревья, огромные голубые киты - все это живые системы. В этих организмах действительно есть много элементов, которые взаимодействуют определенным образом между собой. Живые системы в природе существуют на разных уровнях организации, которые отличаются особенностями строения и взаимодействия между их компонентами. Молекулярный также является одним из них, однако его самостоятельное существование вне клетки невозможно. Самый главный процесс, происходящий на этом уровне - хранение и реализация генетического материала. Критерии живых систем наиболее наглядны на примере клетки. Именно она является структурной и функциональной единицей всего живого. Из клеток состоят растения, животные, грибы и бактерии. Исключением являются вирусы, которые являются совокупностью молекул нуклеиновых кислот и белка.

3) Переходя к описанию представлений о живом, мы затрагиваем самый глубинный вопрос нашего бытия в реальном физическом мире, который наряду с проблемами происхождения Вселенной и Человека волнует человечество с тех пор, как появился Разум. Эта проблема неоднократно обсуждалась на всех уровнях науки и ответы в соответствии с существующими представлениями были разными. К сожалению, и сейчас современная наука не может дать окончательного ответа на вопрос, что такое Жизнь. Это вовсе не означает, что не существует возможных вариантов ответов. Они безусловно есть, в том числе и приближающиеся, казалось бы, к истине, но это скорее характеристики или отличительные признаки живого, описывающие ту или иную сторону определения.

А ведь понимание сущности жизни, ее возникновения и эволюции определяет все будущее человечества на Земле как вида живого. Конечно, в настоящее время накоплен огромный фактический материал, есть его осмысление, особенно в области молекулярной биологии и генетики, есть схемы или модели развития, есть даже практическое клонирование человека, но... нет ответа. Ближе всего к разгадке тайны подошла современная биология, но, как справедливо заметил Н.В. Тимофеев-Ресовский, «в настоящее время никакой теоретической биологии, сравнимой с теоретической физикой, нет».

Фи́зика (от др.-греч. - природа) — область естествознания: наука о простейших и, вместе с тем, наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении. Законы физики лежат в основе всего естествознания

Появление физики живого - это не только появление нового взгляда физики на биологический мир. Методологические подходы физики живого позволяют квалифицировать эту науку как раскрывающую фундаментальные физические принципы живого и, вместе с тем, не базирующуюся на методологии редукционизма. Физика живого исходит из признания специфической целостности живого и намерения исследовать ее в "нерасчлененном" виде. Это отличает методологию физики живого от традиционного редукционисткого сведения биологического к физическому. В последнем случае вне сферы познания остается живое как целостность.

В предшествующем познании сущности живого предлагалась методологическая модель, учитывающая целостность живого. Речь идет о квалифицировании живого с методологических позиций теории систем. По определению У.Эшби, теория систем представляет собой попытку объединения научных принципов, которые могли бы служить ориентиром в нашем стремлении овладеть динамическими системами. При этом системный подход абстрагируется от материальной природы объектов и рассматривает их как системы взаимодействующих элементов, подсистем. Автор общей теории систем Л. фон Берталанфи, рассматривая живой организм как систему, отмечает, что живые тела с точки зрения термодинамики являются открытыми системами, в то время как неживые тела функционируют как закрытые системы, т.е. не обменимаются веществом и энергией с окружающей средой.

Однако системные законы применимы к системам различного типа. Поэтому поведение живых систем предстает в рамках общей теории систем как определенная спецификация общесистемных законов. Оценивая методологические возможности общей теории систем в 60-е годы В.Лекторский и В.Садовский отмечали, что слишком широкое определение объектов и отсутствие четких определений таких основных понятий как целостность, взаимодействие, связи, уровни создает определенные проблемы при использовании методологического аппарата теории систем. Это в полной мере касается живых объектов.

Попыткой оценить возможности физического описания живого является концепция Э.Шредингера, который подчеркивал, что структура живого организма в корне отличается от любого другого вещества, с которым физик или химик имеет дело. Так, физик сталкивается с периодическими кристаллами, в то время как существенная часть живой клетки - хромосомная нить - является апериодическим кристаллом. Далее. Согласно физике, закономерность поведения атомов может быть определена, когда число атомов очень велико. В организме же невереятно малые с точки зрения физики группы атомов играют главную роль в упорядоченных и закономерных процессах. Так, объем гена равен кубу со стороной 300 А, что равно 100 или 150 атомным расстояниям. Следовательно, ген содержит около миллиона или нескольких миллионов атомов, что в понимании статистической физики весьма малое число для выведения закономерного поведения. Шредингер считал, что примирить то, что генная структура включает сравнительно малое число атомов и все же прявляет закономерную активность, способна квантовая механика. Это может быть, если структурными единицами гена являются молекулы, что и подтверждается квантовой теорией. Физические закономерности играют очень большую роль в живой природе. Примеров этому множество. Можно рассмотреть работу двигательных органов животных с позиций механики, разобрать процесс теплорегуляции у теплокровных с точки зрения испарения и теплоизоляции, проанализировать работу и строение слухового, голосового и зрительного аппаратов у разных представителей животного мира, и многое другое и во всем этом увидеть законы физики.

Кибернетика - наука об управлении сложными динамическими системами и процессами.Объектом изучения этой науки являются системы любой природы, способные воспринимать, хранить и перерабатывать информацию и использовать её для управления и регулирования. Система (с греческого: составленное из частей, соединение) является одним из основных понятий кибернетики.

Появление кибернетики - науки об общих закономерностях в процессах управления, осуществляемых в живых существах, машинах и их комплексах, - позволило собрать и обобщить огромное количество фактов, которые показали, что процесс управления во всех организованных системах сходен. Различие в управлении объектами касаются критериев цели, задач и содержания управления. Однако структура и построение процессов управления в организованных системах любых рангов имеют черты глубокого сходства, общности. Это обстоятельство объясняется тем, что процесс управления всегда представляет собой информационный процесс.

Кибернетика изучает процессы получения и передачи, накопления и преобразования, переработки и использования информации в машинах, живых организмах и их объединениях. Установление связи между управлением и информационными процессами - важнейшее достижение кибернетики. Оно позволяет понять технологию процесса управления и, главное, подвергнуть его изучению количественными методами. Отличительная черта кибернетического подхода к познанию и совершенствованию процессов управления - использование их аналогов в живой и неживой природе и моделирование. Основная задача кибернетики - достижение на основе присущих ей методов и средств оптимального уровня управления, т. е. принятие наилучших управленческих решений. Таким образом, кибернетическим называется такое управление, которое:

рассматривает организацию как некоторую большую систему, каждый элемент которой берется не только сам по себе, но и как часть большой совокупности, в которую он входит;
обеспечивает оптимальное решение многовариантных динамических задач организации;
использует специфические методы, выдвинутые кибернетикой (обратную связь, саморегулирование и самоорганизацию и т. п. );
широко применяет механизацию и автоматизацию управленческих работ на основе использования вычислительной и управляющей техники и компьютерных технологий.

Кибернетика биологическая,биокибернетика, научное направление, связанное с проникновением идей, методов и технических средств кибернетики в биологию. Зарождение и развитие К. б. связаны с эволюцией представления об обратной связи в живой системе и попытками моделирования особенностей ее строения и функционирования (П. К. Анохин, Н. А. Бернштейн и др.). Эффективность математического и системного подходов к исследованию живого показали и многие работы в области общей биологии (ДЖ. Холдейн, Э. С. Бауэр, Р. Фишер, И. И. Шмальгаузен и др.). Процесс «кибернетизации» биологии осуществляется как в теоретической, так и в прикладной областях. Основная теоретическая задача Кибернетика — изучение общих закономерностей управления, а также хранения, переработки и передачи информации в живых системах.

Всякий организм — это система, способная к саморазвитию и управлению как внутренними взаимосвязями между органами и функциями, так и соотношениями с факторами среды. Стремясь понять природу живого, ученые часто старались отыскать в организме то, что можно было исследовать изолированно. Цель кибернетики — изучение организма с учетом основных взаимосвязей начиная с клеточного, тканевого, органного уровня и кончая организменным. Живая система характеризуется не только обменом вещества и энергии, но и обменом информации. Кибернетика рассматривает сложные биологические системы во взаимодействии со средой именно с точки зрения теории информации. Одним из важнейших методов киберенетика является моделирование структуры и закономерностей поведения живой системы; оно включает конструирование искусственных систем, воспроизводящих определенные стороны деятельности организмов, их внутренние связи и отношения . Кибернетика рассматривает живой организм как многоцелевую «иерархическую» систему управления, осуществляющую свою интегративную деятельность на основе функционального объединения отдельных подсистем, каждая из которых решает «частную» локальную задачу. Особенность организма как сложной динамической системы — единство централизованного и автономного управления. Саморегуляция, характерная для всех уровней управления живой системы, обеспечивается автономными механизмами, пока не возникают такие возмущения, которые требуют вмешательства центральных механизмов управления.

2. 1) Хранение и передачу наследственной информации в живых организмах обеспечивают природные органические полимеры — нуклеиновые кислоты. Различают их две разновидности — дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и рибонуклеиновую кислоту (РНК). В состав ДНК входят азотистые основания (аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц)), дезоксирибоза

(С5Н10О4) и остаток фосфорной кислоты. В РНК вместо тимина содержится урацил (У), а вместо дезоксирибозы — рибоза (С5Н,0О5). Мономерами ДНК и РНК являются нуклеотиды, которые состоят из азотистых, пуриновых (аденин и гуанин) и пиримидиновых (урацил, тимин и цитозин) оснований, остатка фосфорной кислоты и углеводов (рибозы и дезоксирибозы).

Нуклеотиды соединяются в цепь посредством ковалентных связей. Образованные таким образом цепи нуклеотидов объединяются в одну молекулу ДНК по всей длине водородными связями: адениновый нуклеотид одной цепи соединяется с тиминовым нуклеотидом другой цепи, а гуаниновый — с цитозиновым. При этом аденин всегда распознает только тимин и связывается с ним, и наоборот. Подобную пару образуют гуанин и цитозин. Такие пары оснований, как и нуклеотиды, называются комплементарными, а сам принцип формирования двухцепочной молекулы ДНК — принципом комплементарности. Число нуклеотидных пар, например, в организме человека составляет 3 — 3,5 млрд.

ДНК — материальный носитель наследственной информации, которая кодируется последовательностью нуклеотидов. Расположение четырех типов нуклеотидов в цепях ДНК определяет последовательность аминокислот в молекулах белка, т. е. их первичную структуру. От набора белков зависят свойства клеток и индивидуальные признаки организмов. Определенное сочетание нуклеотидов, несущих информацию о структуре белка, и последовательность их расположения в молекуле ДНК образуют генетический код. Ген (от греч. genos — род, происхождение) — единица наследственного материала, ответственная за формирование какого-либо признака. Он занимает участок молекулы ДНК, определяющий структуру одной молекулы белка. Совокупность генов, содержащихся в одинарном наборе хромосом организма, называется — геномом, а генетическая конституция организма (совокупность всех его генов) — генотипом. Нарушение последовательности нуклеотидов в цепи ДНК, а следовательно, в генотипе приводит к наследственным изменениям в организме — мутациям.

Первичная атмосфера Земли, как и других планет, содержала, по-видимому, метан, аммиак, водяной пар и водород. При воздействии в лаборатории на смесь таких газов электрическими разрядами, имитирующими молнию, и ультрафиолетовым излучением синтезированы сложные органические вещества, входящие в состав натуральных белков. Вероятно, электрические разряды, световая и ультрафиолетовая радиация еще до образования Земли или на самой первой стадии ее развития способствовали образованию сложных органических веществ.

Какие же химические элементы являются основными слагаемыми всего живого, его «кирпичиками»? Это, в первую очередь, кислород, углерод, водород и азот. Их принято называть органогенами. В живой клетке, например, по массе содержится около 70% кислорода, 17% углерода, 10% водорода, 3% азота. Количество фосфора, калия, хлора, серы, кальция, натрия, магния, железа не превышает десятых долей процента. Медь, цинк, йод, фтор и другие элементы составляют тысячные и десятитысячные доли процента.

Особая роль в живых организмах принадлежит углероду. Говорят, что жизнь на нашей планете «углеродная»: многие органические соединения живых организмов содержат углерод. Число органических соединений на его основе огромно — миллионы. Они химически активны при сравнительно невысокой температуре. Из их молекул образуются длинные цепи

Различие между живой и неживой природой отчетливо проявляется уже на уровне их химического состава. Если земная кора на 90% состоит из О, Si, Al и Na, то в живых организмах около 95 % составляют C, H, O, N. Кроме того, к этой группе (макроэлементов) относится еще восемь элементов - Na, Cl, S, P, Ca, K, Mg, Fe, содержание которых исчисляется долями процента. В меньших количествах встречаются столь же необходимые для жизни микроэлементы - Cu, Mn, Zn, Mo, Co, F, I, Se, B. Только в отношении 27 элементов известно, что они выполняют определенные функции в организмах. Не случайно основу живых организмов составляют химические элементы (названные органогенами) - водород, углерод, кислород и азот, из которых преимущественно состоят органические вещества (белки, углеводы, жиры и т.д.). Первое место среди органогенов несомненно принадлежит углероду. Этот химический элемент характеризуется способностью образовывать прочные (и, следовательно, энергоемкие) и лабильные связи. Он в большей степени, чем все остальные элементы на Земле, способен образовывать крупные молекулы, может соединяться с другими атомами углерода в цепи и кольца. В результате получается сложные молекулы огромного размера, характеризующиеся «бесконечным» разнообразием. Атомы углерода в одном и том же соединении способны выполнять роль и акцептора, и донора электронов; могут образовывать почти все типы связей, известных химии. Высокое содержание кислорода и водорода в живых организмах бесспорно связано с наличием окислительных и восстановительных свойств, соответственно. Азот входит в состав органических веществ, имеющих первостепенное значение для жизненных процессов - белков и нуклеиновых кислот. Сера, фосфор и другие элементы, подобно углероду, характеризуются лабильностью, а их взаимодействие создает исключительное богатство химических связей.

Признаком живого на молекулярном уровне служат чрезвычайно многообразные органические соединения. Они являются как структурными, так и функциональными компонентами организмов, играя важную роль в процессах обмена веществ и энергии. Основой живого или, другими словами, субстратом жизни являются белки и нуклеиновые кислоты - биополимеры, находящиеся в тесном взаимодействии и взаимозависимости. Белки не только строительный материал живого, они играют важнейшую роль во всех жизненных функциях (в том числе и в процессе синтеза нуклеиновых кислот), выступая в качестве биокатализаторов (белки - ферменты). Нуклеиновые кислоты, в свою очередь, предопределяют структуру всех белков, синтезируемых в организме. Причем всем живым организмам на Земле присущ универсальный генетический код - каждой из двадцати аминокислот, образующих все белки организма, соответствует определенная последовательность трех нуклеотидов в полинуклеотидной цепи.

Таким образом, характерной чертой субстрата жизни является его структурная организация. Живое вещество, построенное из тех же химических элементов, что и неживое, характеризуется чрезвычайной сложностью химических соединений, обусловленной определенной упорядоченностью на молекулярном уровне. Упорядоченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени, обеспечивающей строгую последовательность процессов, протекающих в живых системах.

3. 1)Уже почти 300 лет назад было доказано, что все живое состоит из клеток. Из нескольких миллиардов мельчайших клеток состоит и организм человека. Эти клетки далеко нс одинаковы по своему виду, по своим свойствам и функциям. Сходные между Собой клетки объединяются в ткани. Видов ткани в организме множество, однако все они относятся всего лишь к 4 типам: эпителиальной, соединительной, мышечной и нервной. Эпителиальные ткани образуют кожу и слизистые оболочки, многие внутренние органы — печень, селезенку и др. В эпителиальных тканях клетки расположены тесно друг к другу. Соединительная ткань отличается очень большими межклеточными промежутками. Так устроены кости, хряши, так же устроена кровь — все это разновидности соединительной ткани. Мышечная и нервная ткани относятся к возбудимым: они способны воспринимать и проводить импульс возбуждения. При этом для нервной ткани это — главная функция, тогда как мышечные клетки умеют еще сокращаться, значительно изменяясь в размере. Эта механическая работа может быть передана костям или жидкостям, находящимся внутри мышечных мешков.

Ткани в различных сочетаниях образуют анатомические органы. Каждый орган состоит из нескольких тканей, причем практически всегда наряду с основной, функциональной тканью, которая определяет специфику органа, там имеются элементы нервной ткани, эпителий и соединительная ткань. Мышечная ткань может быть и не представлена в органе (например, в почках, селезенке и др.).

Анатомические органы складываются в анатомо-физиологиче-ские системы, которые объединяются единством главной выполняемой ими функции. Так формируются скелетно-мышечная, нервная, покровная, выделительная, пищеварительная, дыхательная, сердечно-сосудистая, половая, эндокринная системы и кровь. Все эти системы вместе и составляют организм человека.

Элементарной единицей живого является клетка. Генетический аппарат сконцентрирован в клеточном ядре, т.е. локализован и защищен от неожиданностей воздействия потенциально агрессивной среды. Каждая клетка обособлена от всего остального мира благодаря наличию сложно орга ни зо ванной оболочки — мембраны. Эта оболочка состоит из трех слоев химически и функционально различных молекул, которые, действуя согласованно, обеспечивают выполнение множества функций: защитной, контактной, чувствительной, поглощающей и выделяющей. Главная работа клеточной мембраны — организация потоков вещества из окружающей среды внутрь клетки, а из клетки — наружу. Клеточная мембрана — основа всей жизнедеятельности клетки, которая при разрушении мембраны гибнет. Любая клетка нуждается в пище и энергии для своей жизнедеятельности — ведь и функционирование клеточной мембраны также во многом сопряжено с расходованием энергии. Для организации энергетического потока через клетку в ней существуют специальные органеллы, отвечающие за выработку энергии — митохондрии. Считается, что миллиарды лет назад митохондрии были самостоятельными живыми организмами, научившимися в ходе эволюции использовать некоторые химические процессы для выработки энергии. Затем они вступили в симбиоз с другими одноклеточными организмами, которые благодаря этому сожительству получили надежный источник энергии, а предки митохондрий — надежную защиту и гарантию воспроизводства.

Аналогичные органы — это органы, разные по происхождению, имеющие внешнее сходство и выполняющие сходные функции. Аналогичными есть жабры речного рака, головастика и жабры личинок стрекоз. Спинной плавник касатки (китообразные млекопитающие) аналогичен спинному плавнику акулы. Аналогичны бивни слона (разросшиеся резцы) и бивни моржа (гипертрофированные клыки), крылья насекомых и птиц, колючки кактусов (видоизмененные листья) и колючки барбариса (видоизмененные побеги), а также шипы шиповника (выросты кожицы).

Аналогичные органы возникают у далеких организмов вследствие приспособлений их к одинаковым условиям среды или выполнения органами одинаковой функции

Гомологичные органы — органы, сходные по происхождению, строению, расположению в организме. Конечности всех наземных позвоночных гомологичны, потому что они отвечают критериям гомологичности: имеют общий план строения, занимают сходное положение среди других органов, развиваются в онтогенезе из сходных эмбриональных зачатков. Гомологичны ногти, когти, копыта. Ядовитые железы змей гомологичны слюнным железам. Молочные железы — гомологи потовых желез. Усики гороха, иглы кактуса, иглы барбариса - гомологи, все они - видоизменение листьев.

Сходство в плане строения гомологичных органов есть следствие общности происхождения. Существование гомологичных структур есть следствие существования гомологичных генов. Различия возникают вследствие изменения функционирования этих генов под действием эволюционных факторов, а также вследствие ретардаций, акце-лераций и других изменений эмбриогенеза, ведущих к дивергенции форм и функций.

Рудименты - это третье веко у человека, аппендикс (червеобразный отросток слепой кишки), ушные мышцы, копчик — все это рудименты. У человека насчитывается около сотни рудиментов. У безногой ящерицы — веретеницы — есть рудиментарный плечевой пояс конечностей. У китов есть рудимент тазового пояса. Наличие рудиментов объясняется тем, что эти органы у далеких предков были нормально развиты, но в процессе эволюции потеряли свое значение и сохранились в виде остатков.

У растений тоже бывают рудименты. На корневищах (видоизмененных побегах) пырея, ландыша, папоротника есть чешуйки. Это рудименты листьев. В краевых соцветиях сложноцветных (нивяника, астр, подсолнечника) под лупой видны недоразвитые тычинки.

Рудименты — важные доказательства исторического развития органического мира. Рудименты тазовых костей у китов и дельфинов подтверждают предположение о происхождении их от наземных четвероногих предков с развитыми задними конечностями. Рудиментарные задние конечности веретеницы и питона указывают на происхождение этих рептилий (так же, как и всех змей) от предков, имевших конечности.

Атавизмы. У человека атавизмами есть хвост, волосяной покров на всем лице, многососковость. На вымени у некоторых коров появляется третья пара сосков. Это указывает на то, что крупный рогатый скот произошел от животных, имевших более четырех сосков. У мух дрозофил — гомозигот по мутации тетраптера - вместо жужжалец развиваются нормальные крылья. Это не возникновение нового признака, а возврат к старому Антенна у дрозофилы иногда превращается в членистую ножку. У лошади может быть трехпалость, как у меригиппуса.

Отличие рудиментов от атавизмов:

· рудименты есть у всех особей вида, а атавизмы — лишь у немногих;

· рудименты несут определенную функцию, а атавизмы (все без исключения) не несут каких-либо функций.

2) Особи одного вида расселены по поверхности Земли неравномерно. Это отражает как их различные экологические предпочтения, так и эволюцию, в том числе историю расселения. Можно найти какие-то более или менее плотные группы таких организмов, а в промежутках они либо встречаются редко, либо не попадаются вообще. Вероятность контакта особей внутри подобной группы много выше, чем организмов из разных, пусть и соседних групп. Менее вероятен и обмен генетической информацией. Именно такие, более или менее изолированные группы особей одного вида и называют популяциями. Кроме того, популяция должна существовать на занимаемой ей территории достаточно долго. Для обозначения любой пространственной группировки особей одного вида можно использовать иной термин — поселение.
Вопросы, связанные с взаимоотношениями особей одного вида, их пространственным и временном распределением относительно друг друга и по отношению к внешним условиям изучаются особым разделом биологии — популяционной биологией. Соответствующий раздел экологии — популяционная экология, или демэкология.
Целостность каждой популяции в большинстве случаев невелика, тем не менее популяция как природная система обладает определенными свойствами. Это, во-первых, способность реагировать тем или иным образом на изменения окружающей среды, а во-вторых, возможность длительного возобновления за счет особей новых поколений.
Если вы представите себе встречающихся вокруг нас животных, растения и грибы, то без труда поймете, что в
большинстве случаев каждый организм способен существовать некоторое время сам по себе, без других особей, но не способен размножаться так, чтобы ряд потомков был длительным, в принципе — бесконечным.
Кроме того, даже при раздельнополом размножении, но с участием небольшого числа особей, проявляются неблагоприятные последствия—увеличивается смертность, начинают выщепляться летальные и сублетальные мутации. В результате не только отдельным особям, но и всему виду угрожает вымирание.
Если число особей ниже какого-либо определенного предела (разного для различных групп) либо численность относительно велика, но расселены они на обширной территории, то вероятность их встречи и последующего удачного размножения падает. Поэтому такого рода показатели широко используются в охране природы, в частности для того, чтобы определить необходимость включения вида в число охраняемых.
Некоторые грибы, растения и животные интересны тем, что популяции в строгом смысле этого термина выделить фактически невозможно. Таковы, например, живые существа, размножающиеся исключительно бесполым путем либо сохраняющие половое размножение только в партено- генетической форме.
Накопленные данные позволяют утверждать, что каждая популяция — это относительно устойчивая система, способная противостоять факторам внешней среды и контролировать эти факторы благодаря изменению своей плотности (так называемый принцип Николсона) и обладающая определенными свойствами: целостностью; относительной изолированность, связанной в первую очередь с возможностью расселения особей (либо гамет!) и наличием препятствий; довольно большим числом особей (обычно от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч); структурированностью, т. е. наличием связанных друг с другом, но различающихся групп особей (самок, самцов, личинок и т. п.); временной изменчивостью; непрерывной передачей генетической информации в
длительном ряду поколений; уникальностью.
Чаще всего говорят о локальных (местных) популяциях, или демах, т. е. более или менее плотных и относительно многочисленных (по числу особей) поселениях вида, приуроченных к какому-то конкретному, сравнительно небольшому местообитанию (понятно, что это во многом определяется размерами особей) и относительно изолированных от других аналогичных соседних поселений.
Каждому, кому хоть когда-нибудь доводилось наблюдать в природе за какими-либо растениями или животными, ясно, что такие локальные популяции распределены неравномерно, пятнисто. Общие закономерности этого распределения улавливаются без труда: каждая популяция четко тяготеет к вполне определенной экологической обстановке и всегда стремится жить и размножаться там, где сочетание условий особенно благоприятно.
Соседние популяции особей одного вида, связаны друг с другом (или имели такую связь в прошлом). Поэтому (и из-за сложности выделения абсолютно изолированных популяций) часто говорят о популяционной системе вида, имея в виду совокупность всех взаимодействующих и невзаимодействующих поселений разного ранга, находящихся внутри области его распространения.
Границы между соседними популяциями часто размыты, так как входящие в них особи могут расселяться.

Именно поэтому нередко межпопуляционные границы сравнивают с полупроницаемыми мембранами. При долговременных наблюдениях нередко удается проследить либо сохранение расчлененности популяционной системы, либо разрушение и смещение межпопуляционных границ.
Естественно, есть популяции с хорошо очерченными границами. Для наземных животных и растений — это островные и высокогорные поселения. Для обитателей вод — популяции бессточных озер и глубоководных впадин. Четко очерченные границы популяций (в первую очередь, островного типа) соответствуют значительной степени изоляции. В результате из-за ограниченности переноса генетической информации может начаться обособление популяций или их групп. В итоге может появиться новый подвид или даже самостоятельный вид.
Оценка границ, их проницаемости, характера расселения, или миграций, является принципиально важной. Только так мы можем определить степень изолированности (в первую очередь, генетической) отдельных поселений в популяционной системе вида.
Размытые границы отражают наличие большего или меньшего количества особей, перемещающихся из одной популяции в другую, чаще соседнюю. Следует помнить, что среди живых существ практически нет видов, которые не были бы способны к перемещениям, хотя бы на одной из стадий жизненного цикла.
Многие, будучи неподвижными большую часть своей жизни (коралловые полипы, большинство растений и грибов), имеют какую-то стадию, на которой может происходить очень дальнее расселение. В общем все возможные перемещения особей за пределами более или менее постоянной области их поселений могут быть обозначены как миграции, или расселение.
Перемещения от одной соседней популяции к другой наиболее обычны, но подвижность многих видов преувеличена: нередко они действительно способны к дальним перемещениям, но предпочитают оставаться всю свою жизнь на каком-то ограниченном участке.
Поэтому важно учитывать радиус репродуктивной активности — расстояние между местом появления (рождения) и местом размножения 95 % особей данного поколения. Этот показатель различен у разных живых существ. У некоторых групп он измеряется в тысячах километров (птицы: лысуха — 1 670 км, рыжая цапля — 1 500 км), у других — на порядок меньше (хищные млекопитающие: песец — 850 км, соболь — 200 км). А многие виды имеют совсем небольшой радиус репродуктивной активности (пашенная полевка — около 500 м (рис. 6), живородящая ящерица — 140, муха-дрозофила — 144 м). У растений он может быть еще меньше (кукуруза — 5—20 м, редис — 14—73 м).
У многих животных, особенно обитающих в районах с резкими колебаниями условий, особенно сезонными, прослеживаются четкие миграции с одного участка на другой или из одного района в другой. Они могут быть связаны с наличием пищи. Это особенно типично для самок, перемещающихся от участков с наличием богатых пищевых ресурсов в места, благоприятные для откладки яиц. Популяции некоторых видов перемещаются еще чаще. Например, для обитателей водной толщи (водоросли, рачки) описаны суточные миграции, когда ночью они погружаются, а днем всплывают к поверхности воды.
Дальнее расселение других видов не носят столь обязательного и упорядоченного характера. Таковы перелеты многих насекомых. Иногда их дальние залеты могут быть просто случайными (например, появление время от времени бабочки-монарха и пустынной саранчи на Британских о-вах).
В ряде случаев расселение приводит к появлению новых популяций, в том числе за пределами свойственной виду области распространения. Сейчас этот процесс часто связан с деятельностью человека, который вольно или невольно способствует расселению многих растений и животных. Часть из них (особенно когда они оказываются в благоприятных условиях) формируют многочисленные поселения с высоким уровнем численности.
Многочисленны примеры переноса через Атлантический океан — из Евразии в Северную Америку и обратно. Из Северной Америки в Евразию были завезены и животные (ондатра, колорадский жук), и растения (синяк, люпин, американский клен). В противоположном направлении распространились продырявленный зверобой, бабочки — линейчатая толстоголовка и непарный шелкопряд и даже занесенный в международный «Красный список редких и исчезающих видов» кузнечик — степная дыбка.
В некоторых случаях расселительные возможности явно ограничиваются своеобразными местными условиями. Особенно это типично для океанических островов.
Среди насекомых и птиц здесь часто господствуют бескрылые или короткокрылые виды, не способные летать. Они имеют явное преимущество над хорошо летающими формами, так как им не угрожает опасность уноса сильным ветром.

3) На фоне возникновения и развития косной материи возникло и стало развиваться такое удивительное явление, как жизнь. В настоящее время описано более 1 млн видов животных, около 0,5 млн видов растений, сотни тысяч видов грибов, более 3 тыс. видов бактерий. Подсчитано, что не менее 1 млн видов пока остаются неописанными. Вопрос о сущности и происхождении жизни всегда имел для человека не только познавательный интерес, но и огромное значение для формирования мировоззрения. Возникновение и развитие живых существ вплоть до появления такого феномена, как человек, - одна из центральных проблем естествознания.
Живые организмы существенно отличаются от неживых систем. Эти отличия придают жизни качественно новые свойства. Рассмотрим сущность понятия «жизнь». Многочисленные формулировки сущности жизни можно свести к двум основным: 1) жизнь определяется субстратом, носителем свойств (например, белком); 2) ее трактуют как совокупность специфических физико-химических процессов. Например, Аристотель определял жизнь как питание, рост и одряхление; Г. Тревиранус - как стойкое единообразие процессов при различии внешних влияний; М. Биша - как совокупность функций, сопротивляющихся смерти; И.П. Павлов — как сложный химический процесс; Ф. Энгельс - как способ существования белковых тел, значимым моментом которого является обмен веществ с окружающей средой. Одно из наиболее полных определений жизни с учетом современного уровня знаний дал отечественный ученый М.В. Волькенштейн. По его мнению, существующие на Земле живые тела представляют собой открытые саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров - белков и нуклеиновых кислот. Здесь подчеркивается значение нуклеиновых кислот, обеспечивающих преемственность признаков и свойств.
Живым организмам присущи определенные свойства. Часто эти свойства в той или иной степени характерны и для неживой природы, что подчеркивает единство эволюционных процессов. Однако проявление этих свойств и их совокупность не схожи у живых и неживых объектов. Именно это - совокупность и характер проявления — как раз и определяет сущность жизни. Рассмотрим ряд свойств живых организмов в сравнении со свойствами неживых объектов.
◊ Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение элементов в живом и неживом неодинаково. Элементный состав неживой природы наряду с кислородом представлен в основном кремнием, железом, магнием, алюминием и т.д. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: углерод, кислород, азот и водород, и, кроме того, живые организмы построены в основном из четырех крупных групп сложных органических молекул — биологических полимеров: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, жиров, которые редко встречаются в неживой природе.
◊ Обмен веществ. Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой - поглощают из нее необходимые вещества и выделяют продукты жизнедеятельности. Обмен веществ - двусторонний процесс: во-первых, в результате ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются органическим веществам живого организма и из них строится его тело; во-вторых, сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма и, как следствие, постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, т.е. обеспечивает гомеостаз. В неживой природе также существует обмен веществ. Но небиологический круговорот веществ сводится к простому переносу их с одного места на другое или изменению их агрегатного состояния, например превращению воды в пар или лед.
◊ Самовоспроизведение (репродукция) и наследственность. При размножении живых организмов потомство обычно похоже на родителей: кошки воспроизводят котят, собаки - щенят, из семян одуванчика вырастает одуванчик. Таким образом, размножение - это свойство организмов воспроизводить себе подобных. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в ДНК. Благодаря репродукции не только целые организмы, но и клетки, органоиды клеток после деления сходны со своими предшественниками; так, из одной молекулы ДНК при ее удвоении образуются две дочерние молекулы, полностью повторяющие исходную. Следовательно, самовоспроизведение тесно связано с наследственностью - способностью организмов обеспечивать передачу признаков, свойств, особенностей развития из поколения в поколение, что обусловливает преемственность поколений.
◊ Изменчивость, развитие и рост. Под изменчивостью понимают способность организмов приобретать новые признаки и свойства на основе изменения молекул ДНК. Изменчивость создает разнообразный материал для естественного отбора и соответственно предпосылки для развития и роста живых организмов. Развитие - необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние систем. Развитие живой формы существования материи представлено индивидуальным развитием организмов (онтогенез) и историческим развитием видов (филогенез). В процессе развития постепенно и последовательно формируется специфическая структурная организация живого организма, а увеличение его массы обусловлено репродукцией макромолекул, элементарных структур клеток и самих клеток. Филогенез, или эволюция в целом, - это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Результатом эволюции является все многообразие живых организмов на Земле.
◊ Раздражимость и энергозависимость. Любой организм неразрывно связан с окружающей средой: извлекает из нее необходимые 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 раздражимости — избирательной реакции на внешние воздействия. Всякое изменение окружающих организм условий среды представляет собой по отношению к нему раздражение, а реакция организма на внешние раздражители служит показателем его чувствительности и проявлением раздражимости. Кроме того, живые организмы обладают свойством энергозависимости; это открытые для поступления энергии системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока получают энергию и материю из окружающей среды.
◊ Ритмичность - еще одно следствие тесного взаимодействия живой и неживой природы. В природе повсюду распространены колебательные процессы: океанские приливы и отливы, смена дня и ночи, фаз луны, чередование времен года, периодическое увеличение солнечной активности, цикличность геологических процессов. Периодические изменения в окружающей среде оказывают существенное влияние на живую природу и на собственные ритмы живых организмов. В живых системах ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия): суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих (суслики, ежи, медведи) и др. Ритмичность обеспечивает согласование функций организма и окружающей среды, т.е. приспособление к периодически изменяющимся условиям существования. Например, сезонные и суточные ритмы выработались как приспособление живых организмов к геофизическим циклам среды.
◊ Саморегуляция (авторегуляция) - способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов. При этом недостаток поступления каких-либо питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а при избытке какого-либо вещества его синтез прекращается. Например, понижение концентрации такого фермента, как АТФ - универсального аккумулятора энергии в клетке, служит сигналом, запускающим процесс его синтеза; при восполнении запаса АТФ синтез его прекращается. Уменьшение количества клеток в ткани (например, в результате травм) вызывает усиленное размножение оставшихся клеток; восстановление количества клеток до нормального дает сигнал о прекращении интенсивного клеточного деления.
◊ Дискретность (прерывистость, разделенностъ). Жизнь на Земле проявляется в виде дискретных форм, т.е. отдельный организм или биологическая система (вид, биогеоценоз и др.) состоит из обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Например, любой вид включает отдельные особи; тело высокоорганизованной особи образуют пространственно отграниченные органы, которые в свою очередь состоят из отдельных тканей и клеток; энергетический аппарат клетки представлен отдельными митохондриями, аппарат синтеза белка - рибосомами2 и далее вплоть до макромолекул, каждая из которых может выполнять функцию, лишь будучи пространственно изолированной от других. Дискретность строения организма - основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления его путем замены «износившихся» структурных элементов (молекул, ферментов, органоидов клетки3, целых клеток) без прекращения выполняемой функции. Дискретность вида предопределяет возможность его эволюции через гибель или устранение от размножения неприспособленных особей и сохранения особей с полезными для выживания признаками.

Уровни организации жизни

Мир живой природы представляет собой совокупность биологических систем разного уровня организации и различной соподчиненности. Обычно выделяют несколько уровней организации живой материи.
◊ Молекулярный уровень. Различие живых и неживых систем проявляется уже на молекулярном уровне. На уровне функционирования биологических макромолекул (нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов), а также других важных органических веществ начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма - обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др. В настоящее время выясняется, каким образом и в какой мере рост и развитие организмов, хранение и передача наследственной информации, превращение энергии в живых клетках и другие явления обусловлены структурой и свойствами биологически важных макромолекул (главным образом белков и нуклеиновых кислот). Безусловный интерес представляет так называемая репликация - удвоение молекул ДНК (у некоторых вирусов РНК) при участии специальных ферментов, которая обеспечивает точное копирование генетической информации, заключенной в молекулах ДНК, и передачу ее от поколения к поколению.
◊ Клеточный уровень. Клетка — структурная и функциональная единица, а также единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Она может существовать как отдельный организм (бактерии, простейшие, некоторые водоросли и грибы), так и в составе тканей многоклеточных животных, растений, грибов. Единственное исключение из этого правила — вирусы, представляющие собой неклеточные формы жизни, но вирусы могут проявлять свойства живых систем только в клетках. Содержимое клетки именуется протоплазмой. В каждой клетке имеется генетический аппарат, который обычно заключен в ядре, отделенном мембранами от цитоплазмы.
Клетки различны по величине; так, клетки некоторых бактерий имеют диаметр 0,1-0,23 мкм, а диаметр яйца страуса в скорлупе достигает 155 мм; диаметр большинства эукариотных клеток (с оформленным клеточным ядром, т.е. все клетки, кроме бактерий) составляет 10-100 мкм. Многообразные функции клеток выполняются специализированными внутриклеточными структурами - органоидами. Универсальные органоиды эукариотных клеток в ядре - хромосомы, в цитоплазме - рибосомы, митохондрии, эндоплазматическая сеть, комплекс Гольджи, лизосомы, клеточная мембрана. Во многих клетках присутствуют мембранные структуры, способствующие поддержанию формы клетки.
Важнейшими химическими компонентами клетки считаются белки, включая ферменты, которые содержатся как в самой клетке, так и в жидких средах организма. Однако синтезируются они только в клетке, которая осуществляет пространственную организацию химических процессов. Так, процесс клеточного дыхания у всех клеток, кроме бактерий, происходит только на мембранах митохондрий, а синтез белка — на рибосомах. Благодаря концентрации ферментов, упорядоченному их расположению в структурах ускоряются реакции, организуется их сопряжение (принцип конвейера), разделяются разнородные процессы. Для строения клетки характерна микрогетерогенность (микронеоднородность), которая позволяет синтезировать различные вещества из одних и тех же предшественников в одно время в общем микрообъеме. Принцип компактности, присущий метаболизму клетки, особенно выражен в структуре ДНК. Например, ДНК яйцеклетки человека весит 6 · 10~12 г и при этом кодирует свойства всех белков человека. Внутри клетки непрерывно поддерживается определенная концентрация ионов, отличная от их концентрации в окружающей среде, в результате чего образуются выпячивания клеточной мембраны, которые могут замыкаться и отделяться внутрь клетки в виде пузырьков. Клетки способны захватывать из окружающей их среды капельки с крупными молекулами, включая белки или даже вирусы и небольшие клетки.
У всех клеток одного организма геном (совокупность генов) не отличается по объему потенциальной информации от генома оплодотворенной яйцеклетки. Это доказывают опыты с пересадкой ядра узкоспециализированной клетки в цитоплазму энуклеированной яйцеклетки, после чего может развиться нормальный организм. Различия свойств клетки многоклеточного организма объясняются неодинаковой активностью генов, что обусловливает дифференцировку клеток. В результате одни клетки становятся возбудимыми (нервные), другие приобретают сократимые белки, образующие миофибриллы (мышечные), третьи синтезируют пищеварительные ферменты или гормоны (железистые) и т.д. Многие клетки полифункциональны; так, клетки печени синтезируют различные белки плазмы крови и желчь, накапливают гликоген и превращают его в глюкозу, окисляют чужеродные вещества (в том числе и многие лекарства). Во всех клетках активны гены общеклеточных функций. Следовательно, сходных признаков в разных клетках значительно больше, чем специальных признаков. Клетки близкого происхождения и сходных функций образуют ткани.
В организме человека около 1014 клеток. В некоторых тканях количество клеток остается постоянным в течение всей жизни организма. В этих тканях делятся относительно малодифференцированные клетки, резерв которых самоподдерживается, а одна из дочерних клеток дифференцируется. Например, у человека ежедневно погибает около 70 млрд клеток кишечного эпителия и 2 млрд эритроцитов. Во многих других тканях в клеточный цикл входят вполне дифференцированные клетки, и тогда деление клетки не может завершиться до конца, а ограничивается удвоением хромосом или вообще не начинается, и клетка выходит из цикла после некоторого момента. Некоторые ядра не входят в цикл в течение всей жизни дифференцированной клетки (нейроны, волокна скелетных мышц), при этом продолжительность жизни клетки соответствует жизни организма. Минимальная продолжительность жизни клетки (кишечного эпителия) человека -1-2 дня.
Во всех клетках происходит интенсивное обновление веществ и структур. Огромное количество клеток в каждой ткани, объединенных метаболическими и регуляторными процессами, их постоянное внутреннее обновление обеспечивают надежность работы органов многоклеточного организма.
На клеточном уровне основное внимание ученые уделяют проблемам морфологической организации клетки, специализации клеток в ходе развития, функциям клеточной мембраны механизмов и регуляции деления клетки, строению и функциям таких органоидов, как хромосомы, митохондрии, рибосомы, а также другим включениям клетки.
◊ Организменный уровень. Многоклеточный организм представляет собой целостную систему органов и тканей, специализированных для выполнения различных функций. Ткань - совокупность сходных по строению клеток, объединенных выполнением общей функции. Орган - это структурно-функциональное объединение нескольких типов тканей. Например, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций; из них наиболее значительная — защитная. В рамках организменного (онтогенетического) уровня изучают особь и свойственные ей как целому черты строения и физиологические процессы — механизмы адаптации (акклиматизации) и поведения (в том числе функции центральной нервной системы), а также такие актуальные проблемы, как дифференцировка тканей, т.е. превращение в процессе индивидуального развития организма (онтогенеза) первоначально одинаковых, неспециализированных клеток зародыша в специализированные клетки тканей и органов,
О Популяционно-видовой уровень. Популяция как система надорганизменного порядка - это совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания. В данной системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования. Популяционная биология изучает факторы, влияющие на численность популяции, проблемы сохранения исчезающих видов, динамики генетического состава популяций, действие факторов микроэволюции и т.д. Для хозяйственной деятельности человека важны такие проблемы популяционной биологии, как контроль численности видов, поддержание оптимальной численности эксплуатируемых и охраняемых популяций.
◊ Биогеоценотически-биосферный уровень. Биогеоценоз - совокупность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами среды обитания.
Биосфера - самая крупная единица организации живой материи на Земле. Соответствующая отрасль биологии изучает проблемы взаимоотношений организмов в биоценозах, условия и факторы, определяющие их численность, продуктивность и устойчивость, влияние деятельности человека на сохранение биоценозов и их комплексов. На втором наиболее глобальном (биосферном) подуровне биология решает такие глобальные проблемы, как определение интенсивности образования свободного кислорода растительным покровом Земли, изменения концентрации углекислого газа в атмосфере, связанного с деятельностью человека.

Аттестация

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 367; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!