Из чего состоят все живые организмы? Свойства живых организмов. Многообразие живых организмов

Весь материальный мир вокруг нас, называемый природой, состоит из живых и неживых организмов. Рассмотрим их сосуществование. Неживые объекты как понятие характеризовать можно по нескольким уровням: атомы, молекулы, макротела, мегаобъекты, галактики, скопления галактик и наконец - Вселенная.

Но что же является первичным элементом? Современная наука определила, что мельчайшим "кирпичиком" является кварк, из него образуются атомы и другие элементарные частицы.

Вместе с тем неживая природа существует в двух формах: вещества и поля (они оба обладают энергией). Энергию вещества отражает гениальная формула Эйнштейна:

• E = mC²

Вещество пребывает в четырех состояниях: твердом, жидком, газообразном и как плазма.

Живые и неживые организмы не просто взаимодействуют. Обсудим это. Первично было лишь неживое: сама Земля как планета, образовавшаяся 4,5 млрд лет назад, а отсчет появления жизни на ней начался 0,5 млрд лет назад. В результате развития неживой природы возникла живая.

С тех пор живая и неживая природа не просто сосуществуют - они тесно взаимодействуют друг с другом. Под воздействием живых организмов в атмосфере Земли увеличился удельный вес кислорода и уменьшился - углекислого газа. Рельеф также изменился благодаря горам органического происхождения. Микроорганизмы определили процесс почвообразования (современный грунт, пригодный для сельского хозяйства, – продукт их жизнедеятельности). Появились залежи нефти.

Полноценное функционирование биосферы невозможно без живых организмов. Они активно способствуют всеобщему кругообороту в природе. Как видим, значение живых организмов – огромно.

Возникновение жизни

Каким образом на Земле возникла жизнь? Первоначально для нее были созданы запасы органических веществ. Академиком Александром Ивановичем Опариным в начале прошлого века экспериментально доказано возникновение под воздействием электрических зарядов в неживой природе органики, пригодной для «старта жизни». А в середине этого же столетия американский ученый Стэнли Ллойд Миллер (по сути, продолжая исследования российского академика) синтезировал нуклеиновые кислоты - основу структуры белков. По Опарину, прообразом возникновения простейших одноклеточных могли стать коацерваты - саморегулирующиеся структуры с жирной оболочкой.

Согласно принятой многими учеными версии, первые живые организмы были принесены на Землю извне, метеоритами, 500 миллионов лет назад. Версия правдоподобна, тем более что один из их классов - «углистый хондрид» - действительно приносит на Землю бактерии и микробы. А ученым станции Амудсена-Скотта удалось обнаружить и вероятного «виновника» - бактерию рода Deinococcus, способную и «путешествовать», и «десантироваться».

Животный мир

Но вернемся к реальности. Отвлечемся от асфальта мегаполисов. Стоит нам, городским жителям, выехать на природу, на дачу, мы практически везде - в воде, на земле и в воздухе, в почве - встречаем многообразие живых организмов.

Действительно, животный мир вездесущ. Наземно-воздушную среду обжили насекомые, пауки, звери, птицы, пресмыкающиеся, ее населенность наиболее разнообразна. Водная среда обитания достаточно плотна, текуча и менее насыщена кислородом, населяющие ее создания разделились на быстро плавающих (нектон), с ограниченной средой обитания - придонных или приповерхностных (бентос), распределенных по всей толще воды (планктон). Почва – плотная среда со стабильными температурными режимами, свет не попадает в подземный мир, где обитают черви, насекомые, личинки. К жизни в ней приспособились слепыши и кроты. Животные-паразиты (например, глисты) приспособились к жизни в телах других созданий.

Классификация

Интересно, что все это шевелящееся, дышащее, питающееся, растущее, размножающееся многообразие - все оно сводится в определенные классы живых организмов. Как же его классифицируют? За точку отсчета взят вид. Он является основой (первичным звеном) классификации живых организмов. Наибольшее их количество демонстрируют насекомые. Каждый год с завидной стабильностью наука регистрирует порядка 7 тыс. их видов. Вид имеет свой ареал обитания. Особи, его образующие, сходны по структуре, скрещиваются. Их потомство способно к размножению. Виды живых организмов расселяются не равномерно по ареалу, а популяциями, у каждой из которых – своя территория.

Подобные виды объединяются в род. Например, к роду Волки относятся волки, койоты, шакалы, собаки, динго. Похожие роды объединяются в семейства. Семейство Псовые объединило род волков, лисиц, песцов, енотовидных собак, род гиеновидных собак. Близкие семейства, в свою очередь, объединяются в отряд. Так, семейства Псовые, Виверровые, Кошачьи, Гиеновые, Медвежьи, Енотовые, Куньи составляют отряд Хищные. Классы живых организмов объединяют их отряды. Отряд Млекопитающие, в частности, презентует 25 отрядов, назовем некоторые из них: Хищники, Грызуны, Рукокрылые, Сумчатые, Приматы, Парнокопытные, Насекомоядные, Непарнокопытные и т. д. Таким образом, многообразие живых организмов классифицировано.

Перечень классов животных

Начнем с братьев наших меньших, с представителями которых - кошками и собаками - каждый из нас сталкивался в повседневной жизни. Вышеупомянутые домашние любимцы относятся к классу Млекопитающие, названному так по способу питания своего потомства. Он насчитывает 25 отрядов, 140 семейств, около 4600 видов. К нему относятся и огромный голубой кит, и олень, и волк, и мышь.

Впрочем, наиболее многочисленен на земле класс Насекомые. Достаточно упомянуть, что он преобладает над классом млекопитающих на целых три порядка! Класс насекомых насчитывает порядка 30 отрядов, 1 053 578 видов ( по состоянию на конец 2013 года). К крупнейшим отрядам относят жесткокрылых, чешуекрылых, двукрылых, перепончатокрылых, полужесткокрылых, прямокрылых.

Как видим, различные классы демонстрируют различные свойства живых организмов.

Амфибии (наоборот, самый «узкий» класс) насчитывают около 3,5 тыс. видов, рептилии – порядка 7 тыс. Данный немногочисленный класс приспособился к окружающей среде, предпочитая подземный и подводный образ жизни.

Класс Птицы объединяет 8,6 тыс. видов. Им присуще оперение, как помогающее во время полета, так и поддерживающее постоянную температуру тела. Размножение происходит путем откладывания яиц. Кстати, знаете ли вы, что птицы появились в результате развития одной из ветвей динозавров? Ведь они в уменьшенном формате сохранили родовые свойства гигантов, когда-то царствовавших на Земле: трубчатые кости, килевую структуру тела и, наконец, способ размножения.

Класс Рыбы насчитывает около 20 тыс. видов. Они приспособлены к жизни в воде, для чего наделены жабрами и плавниками.

Рекорды животных

Действительно, человека радует многообразие живых организмов, населяющих землю и моря с океанами. Порой природа демонстрирует настоящие феномены. Рассмотрим некоторые из них. Самым большим животным является синий кит, достигающий в длину тридцати пяти метров. Даже новорожденный китеныш уже тянет на две тонны. Самая быстрая птица, сокол-сапсан, достигает в пикирующем полете скорости 350 км/час. Признанные строители, термиты, строят свои «небоскребы»-термитники высотой до 15 м; бобры, строители плотин, не уступают им – известна, например, такая плотина (штат Монтана) длиной в 750 м. Гепард в момент своего броска достигает скорости 160 км/час.

Самая длинная змея – южноамериканская анаконда – до 8 метров. Белки считаются сверхнадежными барометрами: за 10 часов они ощущают начало бури, что выдают своим поведением. Самая большая летающая птица, лебедь-трубач, весит 22 кг, мельчайшая, колибри, - 20 г. Наиболее громкий голос у обезьяны-ревуна (американские тропики): ее слышно за 5 километров. Самый чуткий зверь – рысь, она отчетливо различает звуки на расстоянии одного километра. Этот список можно продолжать – страница за страницей.

Свойства

Свойства живых организмов выделены в ходе исследований как родовые признаки, идентифицирующие их и отделяющие от неживой природы. Ученым-биологам удалось аналитически обобщить на уровне свойств многообразие животного мира. Действительно, все живые организмы обладают едиными (родовыми) свойствами:

• Единый химический состав. В составе живых организмов встречаются те же химические элементы, что и в неживой природе.
• Открытый характер. Они, с одной стороны, пользуются внешними источниками питания и энергии, а с другой - и отходы их жизнедеятельности, и сами они после смерти становятся частью окружающей среды.
• Осуществляют саморегуляцию, самоорганизацию по отношению к внешним факторам.
• Самовоспроизводятся, причем каждое поколение воспроизводит свойства живых организмов, его породивших.
• Изменчивы в целях лучшего приспособления к окружающей среде, приспосабливаясь к ее изменениям для эффективного выживания.
• Растут и развиваются. Если рост следует понимать как увеличение длины и массы, то развитие – это изменение самых различных характеристик живого организма.
• Возбудимость. Это свойство определяет информационную самокоординацию организма, а также регулирование его характеристик взаимодействия с окружением.
• Дискретность. Каждый живой организм можно представить как совокупность отдельных тканей, систем, органов, клеток.

Следует также отметить, что все вышеприведенные признаки живых организмов только тогда их характеризуют, когда взаимодействуют комплексно. Взятые отдельно, они не уникальны и свойственны для неживой природы. Так, например, обычный водоем обладает обменом энергии и веществ, рост есть свойством кристаллов, небесные светила – звезды, как известно, подвержены эволюции.

Из чего состоят все живые организмы

Как известно, всем живым организмам присуща клеточная структура. Сами животные клетки малы: от 10 до 100 микронов. Клетки различных тканей отличаются по форме (к примеру, клетки кожи – бокаловидные или же плоские, крови – овальные, а мышечные – удлиненные).

Сама клетка окружена мембраной, оболочкой «направленного избирательного действия». Она работает как контрольно-пропускной пункт: пропускает внутрь одни вещества и наружу – другие. Внутренность клетки заполнена движущейся плотной и зернистой жидкостью – цитоплазмой. Отметим, что клетка живого организма имеет также определенную структуру цитоплазмы, но ее мы рассмотрим позже. По цитоплазме движется «пузырьковый транспорт» - вакуоли, разносящие питательные вещества и удаляющие продукты жизнедеятельности.

Окруженное цитоплазмой, в клетке находится округлое плотное ядро – хранилище хромосом. Они контролируют и регулируют размножение и наследственность, передаваемую от материнской клетки – дочерней.

Хромосомные отличия живых организмов

Рассмотренные нами выше внешние признаки живых организмов - способность двигаться, расти и развиваться, размножаться - могут быть дополнены незаметными невооруженному взгляду, внутренними. Возьмем, к примеру, количество хромосом (структур, содержащих ДНК, находящихся в ядре клетки). Примечательно, что в клетках разных организмов они присутствуют в разных количествах. У человека их 46, у гориллы – 48, у лошади – 64, у собаки 78. Бабочка имеет 380 хромосом, а муравей Myrmecia pilosula «обделен» ими: у самки их – 2 штуки, а у самца – всего одна.

Цитоплазма как совокупность органелл

Продолжая изучать на уровне клетки, из чего состоят все живые организмы, рассмотрим сквозь микроскоп цитоплазму. Мы, вооружившись оптикой, увидим, что она неоднородна и представляет собой совокупность особых клеточных органов (органелл). Эндоплазматическую сеть составляют многочисленные мембраны, пронизанные мельчайшими каналами. У этой сетки группируются «белковые фабрики» - компактные округлые рибосомы. Еще одна органелла, названная в честь итальянского ученного Камило Гольджи аппаратом Гольджи. Она представляет собой стопку мембран-мешочков, формирует жиры и углеводы. «Желудок клетки», лизосомы, расщепляют углеводы, белки, жиры. Они, группируясь вокруг расщепляемых элементов, составляют пищеварительную вакуоль.

Еще одним органоидом, ответственным за наследственность, является клеточный центр, основа которого – два продолговатых округлых тела.

Все органеллы живой клетки работают слаженно и целенаправленно, обеспечивая ее жизнедеятельность. Этот процесс настолько сложен, что отдельная отрасль науки - цитология - изучает, из чего состоят все живые организмы.

Основные ткани

Предыдущие наши рассуждения определили строение самого маленького «кирпичика» организма – клетки. Впрочем, строение организма можно рассматривать также на уровне тканей.

Подобные по своему строению и функциональности клетки, покрывающие тела животных, их внутренние органы, называются эпителиальными. Эти защитные клетки плотно прилегают друг к другу, что не мешает им производить секрецию, выделение отработанных веществ и всасывание взаимодействующих с ними.

Как видим, живые организмы на Земле имеют неравномерную структуру тканей. Соединительные ткани составляют остов, каркас организма. К ним относятся кости, хрящи, связки, сухожилия. К соединительным тканям относят и кровь. Она выполняет двойную функцию - воздуховода (снабжая органы кислородом и отбирая от них отработанный углекислый газ) и официанта (снабжая с «кухни»-кишечника питательными веществами своих клиентов – органы - и вынося от них к органам выделения «съеденное» на клеточном уровне (микрошлаки)).

Мышечные ткани – это «гидравлика организма». Они отвечают за двигательную активность и также являются защитой и опорой для внутренних органов.

Нервные ткани, состоящие из особых клеток – нейронов - выполняют всю «тонкую настройку живого организма»: как внутреннюю координацию и синхронизацию работы его органов, так и согласованное восприятие органами чувств сигналов внешней среды. Таким образом, с другой стороны, определяя более укрупненно, из чего состоят все живые организмы, можно также сказать: из тканей. Их изучает наука гистология.

Вывод

Природа демонстрирует не случайные комбинации видов животных, а закономерные типы сложившихся сожительств. Любой вид животных обитает в свойственном ему природном сообществе. Зачастую целенаправленная, однако непродуманная деятельность человека разрушает эти сложившиеся, устоявшиеся связи. Безусловный вред наносят форсированная вырубка лесов, технологическое загрязнение рек. «Достижениями» последних столетий является уничтожение десятков тысяч видов животных. Наука призвана не просто остановить людей путем осознания ими того, с какой, собственно говоря, природной средой они взаимодействуют, но и гармонизировать эти связи. Не случайно по школьной программе изучает биология живой организм (6 класс): желание уберечь окружающую природу прививается россиянам с детства.

Вместе с тем в конце XX века взаимодействие человека и природы определяется тем фактором, что, по признанию академика Вернадского, биосфера качественно изменилась, обогатившись разумной человеческой деятельностью, эволюционировав и став ноосферой (сферой, учитывающей в том числе и аспект человеческой заботы об окружающем животном мире).

Свидетельством тому являются заповедники и национальные парки, научная работа по изучению и восстановлению редких видов, популяризация биологии. Среди спасенных от вымирания видов можно назвать зубра, бизона, сумчатых австралийских медведей, соболей, тюленей-монахов. Список можно продолжить.

Говоря о клеточной теории можно сказать, что современной биологией для спасения исчезающих видов разработана специальная технология создания стволовых клеток из клеток кожи животных. Далее полученные стволовые клетки можно трансформировать в гаметы - яйцеклетки и сперматозоиды животных, и с их помощью полностью воссоздать эмбрион животного.