рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Уровни организации живой материи

Уровни организации живой материи - раздел Биология, КОНЦЕПЦИИ БИОЛОГИИ   Все Исследователи Признают Одно Общее Неотъемлемое Свойство Ж...

 

Все исследователи признают одно общее неотъемлемое свойство живого – системный характер, или системность. Под биологической (живой) системой понимается совокупность взаимодействующих элементов, которая образует целостный объект, имеющий новые качества, не свойственные качествам элементов, входящим в систему.

Живой, целостной системе присущи следующие качества:

· множественность элементов,

· наличие связей между элементами и с окружающей средой,

· согласованная организация взаимоотношений элементов, как в пространстве, так и во времени, направленное на осуществление функций системы.

Целостная система образуется лишь в результате соединения составных элементов в порядке, который сложился в процессе эволюции.

В биологии выделяют следующие уровни организации:

· Молекулярный, субклеточный и клеточный уровень: клетки содержат внутриклеточные структуры, которые строятся из молекул.

· Органно-тканевой и организменный уровень: у многоклеточных организмов клетки составляют ткани и органы. Органы же, в свою очередь, взаимодействуют в рамках целого организма.

· Популяционный уровень: особи одного и того же вида, обитающие на части ареала, образуют популяцию.

· Видовой уровень: свободно скрещивающиеся друг с другом особи обладающие морфологическим, физиологическим, биохимическим сходством и занимающие определённый ареал (район распространения) формируют биологический вид.

· Биогеоценотический и биосферный уровень: на однородном участке земной поверхности складываются биогеоценозы, которые, в свою очередь, образуют биосферу.

 

Молекулярный уровень является глубинным в организации живого и представлен молекулами нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов, стероидов, находящихся в клетках и получивших название биологических молекул. Размеры биологических молекул характеризуются довольно значительным разнообразием, которое определяется занимаемым ими пространством в живой материи. Самыми маленькими биологическими молекулами являются нуклеотиды, аминокислоты и сахара. Напротив, белковые молекулы характеризуются значительно большими размерами. Например, диаметр молекулы гемоглобина человека составляет 6.5 нм. Физико-химическая специфика этого уровня заключается в том, что в состав живого входит большое количество химических элементов, но основной элементарный состав живого представлен углеродом, кислородом, водородом, азотом. Из групп атомов образуются молекулы, а из последних формируются сложные химические соединения, различающиеся по составу и функциям. Все макромолекулы универсальны, так как построены по одному плану независимо от их видовой принадлежности. Являясь универсальными, они одновременно и уникальны, ибо их структура неповторима. В состав большинства белков входит 100-500 аминокислот, но последовательности аминокислот в молекулах белков неповторимы, что делает их уникальными. Объединяясь, макромолекулы разных типов образуют надмолекулярные структуры, примерами которых являются нуклепротеиды (комплексы нуклеиновых кислот и белков), липопротеиды (комплексы липидов и белков), рибосомы (комплексы нуклеиновых кислот и белков). Биологическая специфика молекулярного уровня определяется функциональной специфичностью биологических молекул. Например, специфичность нуклеиновых кислот заключается в том, что в них закодирована генетическая информация о синтезе белков. Этим свойством не обладают другие биологические молекулы. Биологические молекулы обеспечивают преемственность между молекулярным и следующим за ним уровнем (клеточным), так как являются материалом, из которого образуются надмолекулярные структуры. Молекулярный уровень является «ареной» химических реакций, которые обеспечивают энергией клеточный уровень.

Клетка — основная структурная и функциональ­ная единица всех живых организмов. Представ­ляет собой сложноорганизованную систему из биологических полимеров (в том числе нукле­иновые кислоты, простые и сложные белки) и других соединений, способную к самоподдержа­нию и самовоспроизведению. Клетка может сущест­вовать как отдельный одноклеточный организм (бактерии, простейшие, некоторые водоросли и грибы) или в составе тканей многоклеточных растительных и животных организмов. К не­клеточным формам жизни принадлежат только вирусы.

Каждая клетка имеет клеточную или цитоплазматическую мембрану, отделяющую её от ок­ружающей среды, цитоплазму с погружёнными в неё внутриклеточными образованиями - органеллами, и генетический аппарат, контроли­рующий все процессы жизнедеятельности клетки. В зависимости от организации генетического аппарата и структуры клетки все организмы делят на прокариот (к ним относятся бактерии и ар-хебактерии) и эукариот (все остальные орга­низмы).

Прокариотические клетки не имеют выра­женного ядра - их генетический материал в виде кольцевой молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) не обособлен мембраной и находится непосредственно в цитоплазме. Они значительно беднее эукариотических клеток по со­ставу органелл. Размеры их в среднем состав­ляют 0,5-5 мкм. Форма этих клеток весьма разно­образна: палочки, спирали, сферы (кокки) и т. д.

Эукариотические клетки крупнее (длина в среднем составляет 10-100 мкм, а объём в 1000-10 000 раз больше, чем у прокариот) и имеют более сложную организацию. Их генети­ческий материал организован более сложно и отграничен от цитоплазмы ядерной оболочкой, или мембраной. Таким образом, у них имеется оформленное клеточное ядро. В цитоплазме при­сутствует много других разнообразных по струк­туре и функциям органелл, в том числе ми­тохондрии, вакуоли, пластиды, эндоплазмати­ческая сеть, Голъджи аппарат. Цитоплазму многих клеток пронизывает сеть белковых нитей, образующих опорно-двигательную систему клеток - цитоскелет. Несмотря на сложную организа­цию и пространственную разобщённость различ­ных клеточных структур, все они существуют как единое целое. Многообразные биохимиче­ские реакции, одновременно протекающие в клетке, тесно скоординированы между собой благодаря наличию системы регуляторных механизмов.

Различают также половые и соматические клетки. Половые клетки (гаметы) обеспечивают передачу наследственной информации от родителей по­томкам. Соматические клетки - все остальные клетки орга­низма. Жизнь клетки от од­ного деления до другого называется клеточным циклом. У многоклеточных эукариот, несмотря на сходство в строении внутриклеточных струк­тур, клетки могут сильно различаться по форме, размеру и функциям.

Жизненно важные функции можно разбить на четыре категории: подвижность, раздражимость, метаболизм и размножение.

Подвижность проявляется в различных формах: 1) внутриклеточная циркуляция содержимого клетки; 2) перетекание, обеспечивающее перемещение клеток (например, клеток крови); 3) биение крошечных протоплазматических выростов — ресничек и жгутиков; 4) сократимость, наиболее развитая у мышечных клеток.

Раздражимость выражается в способности клеток воспринимать стимул и реагировать на него импульсом, или волной возбуждения. Эта активность выражена в наивысшей степени у нервных клеток. Метаболизм включает все превращения вещества и энергии, протекающие в клетках. Размножение обеспечивается способностью клетки к делению и образованию дочерних клеток. Именно способность воспроизводить самих себя и позволяет считать клетки мельчайшими единицами живого. Однако многие высокодифференцированные клетки эту способность утратили.

В органах и тканях связь между клетками осуществляется за счёт специальных межкле­точных контактов - участков плазматической мембраны или клеточной стенки. К числу та­ких контактов относятся плазмодесмы (у растений) и десмосомы (у животных).

Наука о клетке - цитология. Для изучения клеток ис­пользуют различные виды микроскопов (от све­тового до электронного и сканирующего), куль­тивирование клеток, различные методы клеточной инженерии, а также многочисленные методы биохимии, био­физики, молекулярной биологии.

Разнообразие животных и растительных клеток:

1 — клетки почки лягушки, видны митохондрии; 2 — чувствительная клетка спинномозгового нервного узла человека, виден комплекс Гольджи; 3 — мегакариоцит из костного мозга человека; 4 — жировая клетка из подкожной клетчатки крысы; 5 — клетки поджелудочной железы человека, видны комплекс Гольджи и секреторные гранулы; 6 — нейтрофильный лейкоцит человека; 7 — гладкая мышечная клетка кишечника человека; 8 — тучные клетки в рыхлой соединительной ткани крысы; 9 — эритроциты человека; 10 — эритроциты верблюда; 11 — малая и большая пирамидальные клетки коры головного мозга человека; 12 — эритроциты курицы; 13 — клетка волоска тычиночной нити традесканции; 14 — клетки листа элодеи; 15 — клетка плода ландыша; 16 — эритроциты свиньи.

Вид - основная структурная единица в систе­ме живых организмов; главная таксономиче­ская категория в биологической систематике. Заложивший основы систематики животных и растений шведский биолог К. Линней в своём труде «Система природы» (1735 г.) объединил виды в роды, отряды и классы. Для обозначе­ния вида он ввёл двойную, или бинарную, номен­клатуру. К концу 19 в. был накоплен большой материал по внутривидовой географической из­менчивости вида и введено понятие подвида. В первой половине 20 в. сложилось современное представление о виде.

Однако строгое общепринятое определение вид ещё не разработано; обычно под видом понимает­ся совокупность относительно изолированных групп (популяций) особей, обладающих сходны­ми морфологическими, физиологическими, био­химическими и поведенческими признаками и характером взаимоотношений с различными факторами внешней среды, способных к скре­щиванию с образованием плодовитого потомст­ва, имеющих определённую область распрост­ранения (ареал). Таким образом, основными конкретными положениями (критериями), по­зволяющими отличать один вид от другого, яв­ляются: морфологический (один из са­мых важных) - сходство внешнего строения особей; физиологический - сходство всех процессов жизнедеятельности и функций у осо­бей одного вида; биохимический - сходное строение химических структур организма (в том числе белков и нуклеиновых кислот); эколого-географический - включает как об­ласть распространения (ареал обитания, его раз­меры, особенности), так и совокупность всех факторов среды, воздействующих на вид, его экологическую нишу.

К важнейшим современным критериям вида от­носится репродуктивная изоляция. Вид характеризуется генетическим единством и су­ществует как сформировавшаяся в ходе эволю­ции единая генетическая система. Генофонд вида благодаря действию разнообразных механизмов защищён от проникновения генов из генофондов других видов. Таким образом, отсутствие обмена ге­нами между экологически взаимодействующими популяциями свидетельствует об их принадлеж­ности к разным видам. В то же время некоторые виды, абсолютно изолированные в природе, в ис­кусственных условиях могут эффективно скре­щиваться с другими видами.

Каждого из вышеназванных критериев недо­статочно для описания В. Например, существуют В., почти не различающиеся по морфологиче­ским признакам (виды-двойники), или В. с прак­тически совпадающими ареалами. Поэтому толь­ко совокупность всех критериев позволяет ус­тановить видовую принадлежность организма.

В настоящее время описано более 1,2 (до 1,5) млн. В. животных и более 300 (350— 500) тыс. В. растений, обитающих на нашей планете. Ежегодно описываются сотни и тысячи новых В. организмов. В ходе эволюции одни В. исчезали, другие появлялись. Процесс видо­образования - основной и важнейший этап эво­люции живых организмов на Земле.

Популяция(от лат. «популос» - народ, на­селение) - группа особей одного вида, занимаю­щих в течение длительного времени общую тер­риторию. Все биологические виды существуют в виде популяций. Организмы, входящие в состав одной популяции, свободно скрещиваются между собой и фор­мируют общий генофонд популяции, в который вносит вклад каждое поколение особей разного гено­типа.

Популяции характеризуются общей чис­ленностью входящих в неё особей, плотностью (количеством особей на единицу площади), осо­бенностями распространения особей на занима­емой популяцией территории и их структурой. Структура популяции определяется соотношением особей разного пола, возраста и размера, различиями генотипов и т. д. Соответственно выделяют возрастную, по­ловую, размерную, генетическую и другие струк­туры популяции. Взаимодействие организмов в популяции при­водит к тому, что у неё появляются собственные свойства, отличные от свойств отдельной особи. Природная популяция представляет собой некое един­ство. Популяции организмов разных видов, сосуществу­ющих на одной и той же территории, образуют в своей совокупности сообщество, или биоценоз.

Любая популяция при наличии благопри­ятных условий для жизни её членов способна к неограниченному росту их численности, но в силу ограниченности природных ресурсов, на­личия неблагоприятных факторов во внешней среде (недостаток пищи, изменение климата, на­личие врагов и т. д.) такой рост становится не­возможным. У большинства видов животных и растений численность популяции более или менее по­стоянна, но в ряде случаев она бывает подвер­жена значительным колебаниям, которые ино­гда носят регулярный характер (как у полёвок, леммингов, некоторых насекомых). Часто вспыш­ки численности могут сопровождаться мигра­циями животных (например, перелётные виды саранчи и многие копытные, осваивающие но­вые территории в поисках корма).

Популяцию рассматривают как элементарную единицу процесса эволюции, способную реагировать на изменение среды перестройкой своего генофон­да. Две популяции организмов одного и того же вида будучи отделёнными друг от друга трудно пре­одолимым барьером (горным хребтом, широким озером) могут дать начало двум новым видам. Понятие «популяция» является одним из централь­ных в биологии, а генетические, экологические и эволюционные подходы к изучению популяции часто объединяют в особое направление – популяционную биологию. Без изучения популяций не­возможно принятие мер по защите растений, рациональному использованию биологических ресурсов и охране природы. Термин «популяция» упот­ребляется также по отношению к однородным по определённому признаку группам клеток (клеточная П.), например, по их способности к обновлению, и к размножающимся делением клеткам бактерий, представляющим собой группу клонов - прямых потомков одной клетки.

Биоценоз (от био... и греч. «койнос» - об­щий) - сообщество растений, грибов, животных и микроорганизмов, совместно населяющих оп­ределённый участок суши или водоёма; состав­ная часть биогеоценоза (экосистемы). Биоценоз доволь­но устойчивое образование, обладающее способ­ностью к самоподдержанию и сохранению ви­дового состава в постоянно меняющихся внеш­них условиях и упорядоченностью структуры.

В любой биоценоз обязательно входят: организмы, способные создавать органическое вещество из неорганического за счёт солнечной энергии (главным образом зелёные растения) или за счёт энергии, полученной в процессе окисления некоторых неорганических химических соеди­нений (хемосинтезирующие микроорганизмы); такие организмы (с автотрофным типом пита­ния) называются продуцентами, или про­изводителями. Среди остальных членов сообще­ства имеются консументы (потребители) - организмы-гетеротрофы, питающиеся готовым органическим веществом (животные, грибы, не­которые микроорганизмы), и редуценты (вос­становители) - животные, питающиеся разлагающимися остатками организмов (сапрофаги), немногие растения-паразиты и водоросли (сапрофиты) и непаразитирующие гетеротрофные микроорганизмы. Редуценты способствуют ми­нерализации органического вещества, его пере­ходу в соединения, которые могут усваиваться продуцентами.

Термин «биоценоз» предложен в 1877 г. немецким биологом К. Мёбиусом, изучавшим комплексы донных животных, обитающих в сплошных мно­гослойных поселениях устриц - устричных бан­ках. Он подчёркивал взаимосвязь всех компо­нентов биоценоза, их зависимость от одних и тех же факторов среды обитания. Совокупность расте­ний, входящих в биоценоз, называют фитоцено­зом, совокупность животных — зооценозом. Примером биоценоза, может служить сообщество всех живых организмов участка леса, ручья или пру­да.

В составе биоценоза нередко выделяются «центры при­тяжения» - вид или группа видов, наиболее многочисленные и определяющие продуктив­ность всего сообщества: в дубраве это дуб, на устричных банках - устрицы. Большое значение для поддержания структуры биоценоза имеют внутривидовая и особенно межвидовая конкуренция.

Различают первичные биоценозы, сложившиеся без воздействия человека (девственный лес, целин­ная степь), и вторичные, изменённые дея­тельностью человека (например, леса, выросшие на месте сведённых). Особую категорию пред­ставляют сообщества, созданные и регулируемые человеком, - агробиоценозы (совокупность организмов, обитающих на землях сельскохо­зяйственного пользования, занятых посевами или посадками культурных растений). Природная территория, занимаемая со­обществом биоценоз, называется биотопом.

Биогеоценоз (от био..., греч. «ге» - Земля и «койнос» - общий) - совокупность живых и неживых компонентов природы, взаимосвязан­ных между собой путём обмена веществом и энергией в пределах однородного участка земной поверхности; элементарная структурная едини­ца биосферы. К живым компонентам биогеоценоза отно­сятся растения, грибы, животные и микроорганизмы, в совокупности составляющие биоценоз. Среда обитания, включающая приземный слой атмосферы, солнечную энергию, все химические элементы, вовлекаемые в биогеохимические циклы (круговороты), почву, водоёмы и др., относится к неживым компонентам. Термин «биогеоценоз» предложен российским учёным В. Н. Су­качёвым в 1940 г.

Роль отдельных компонентов биогеоценоза неравнознач­на и специфична. Необходимым условием суще­ствования биогеоценоза является постоянный приток сол­нечной энергии. Особое значение в структуре и функционировании биогеоценоза имеют зелёные растения. Они производят основную массу первичного ор­ганического вещества, энергию которого исполь­зуют сами растения и все гетеротрофные орга­низмы (животные, грибы, некоторые микроор­ганизмы), которым она передаётся по цепям питания от одного трофического уровня к дру­гому. Путём фотосинтеза и дыхания зелёные растения под­держивают баланс кислорода и углекислого газа в атмосфере, благодаря транспирации участвуют в круговороте воды, в перераспределении и ми­грации химических элементов почвы. Сообще­ства зелёных растений (фитоценозы) определяют облик биогеоценоза, его пространственные границы.

Биогеоценоз - динамическая система, в ходе развития которой происходит накопление массы живого вещества и усложнение структуры. Вместе с тем биогеоценозу присуща определённая устойчивость во вре­мени, являющаяся результатом длительного приспособления живых и неживых компонентов друг к другу. В совокупности биогеоценозы Земли образуют биогеоценотический покров, то есть всю био­сферу..

Термин «биогеоценоз» получил распространение глав­ным образом в отечественной литературе. За ру­бежом, особенно в англоязычных странах, в ана­логичном значении чаще используют термин «экосистема», хотя последний более многозна­чен и употребляется также по отношению к ис­кусственно созданным сообществам организмов (аквариум, космический корабль) и к отдельным частям биогеоценоза (например, гниющий пень в лесу со всеми населяющими его организмами).

Биосфера(от био... и греч. «сфера» - шар) - высокоорганизованная оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов. Первые представления о биосфере как области «жизни» и наружной оболочке Земли в начале 19 в. были изложены французским зоологом Ж. Б. Ламарком. Термин «биосфера» ввёл австрийский геолог Э. Зюсс (1875 г.), определивший её как тонкую плёнку жизни на земной поверхности, в зна­чительной мере определяющую «лик Земли». Заслуга создания целостного учения о биосфере принадлежит российскому ученому В.И. Вернадскому, понимающему ее значительно шире и глубже. Границы биосферы условны, но в целом верхнюю границу биосферы в атмосфере про­водят на высоте 20-25 км, т. е. на высоте озонового слоя; нижнюю границу биосферы опускается в среднем на 2-3 км на суше и на 1-2 км ниже дна океана. Ученый считал, что самой существенной особен­ностью биосферы является биогенная миграция атомов химических элементов, вызываемая лучистой энергией Солнца и проявляющаяся в процессе обмена веществ, ро­сте и размножении организмов. В. И. Вернадский отме­чал, что вещество биосферы состоит из 7 разнородных частей, среди которых выделяют биогенное вещество — уголь, нефть, известняки, косное вещество - всё то, в со­здании чего живые организмы не принимали участия, и биокосное вещество — образовано одновременно косными процессами и живыми организмами (почва). Особая роль в развитии биосферы в XX в., по В. И. Вернадскому, при­надлежит человеку, преобразующему «Лик Земли». В 1944 г. Вернадский развил представление о переходе биосферы в ноосферу, то есть в такое ее состояние, когда развитие биосферы будет управляться разумом человека.

 

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

КОНЦЕПЦИИ БИОЛОГИИ

Биологическая эволюцией это историческое развитие организмов в основе... Основу принципов эволюции воспроизводства и развития живых систем составляют предложенные Ч Дарвином движущие силы...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Уровни организации живой материи

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

КОНЦЕПЦИИ БИОЛОГИИ
Биология – наука о жизни (живой природе), одна из естественных наук, предметом которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой. Предмет изучения биологии – все проя

Специфика и системность живого
  Вопрос о сущности жизни до сих пор является одним из центральных вопросов естествознания, несмотря на то, что дискуссии о том, что такое жизнь отражаются различные точки зрения. Все

Биосфера и ее структура
  Термин «биосфера» использовал в 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс для обозначения оболочки Земли, населяемой живыми организмами. В 20-х гг. прошлого века в трудах В.И. Вер

Основные свойства биосферы.
· Биосфера - это централизованная система. Центральным ее звеном выступают все живые организмы (живое вещество), в том числе и человек. · Биосфера - это открытая система. Ее существование

Ноосфера
  Человек — элемент биосферы. Все природные ресурсы планеты предопределяют возможность жизни человека и являются основой ее материального производства. Прирост населения, развитие нау

Функции живого вещества биосферы
Живое вещество обеспечивает биогеохимический круговорот веществ и превращение энергии в биосфере. Выделяют сле­дующие основные геохимические функции живого вещества: 1.Энергетич

Круговорот веществ в биосфере
Основой самоподдержания жизни на Земле являются биогеохимические круговороты. Все химические элементы, используемые в процессах жизнедеятельности организмов, совершают постоянные перемещения

Основные эволюционные учения
На протяжении многих веков господствовали представления о Божественном происхождении природы, о том, что виды организмов были созданы в их нынешних формах, после чего они же не изменялись. Представ

Микро- и макроэволюция. Факторы эволюции
Эволюционный процесс разделяют на два этапа: - микроэволюцию – возникновение новых видов; - макроэволюцию – эволюционные преобразов

Направления эволюционного процесса
С момента возникновения жизни развитие живой природы шло от простого к сложному, от низкоорганизованных форм к более высоко организованным и имело прогрессивный характер. А.

Основные правила эволюции
Правило необратимости эволюции (правило Л. Долло): эволюционный процесс необратим, возврат к прежнему эволюционному состоянии, ранее осуществленному в ряду поколений предков, н

Экологические факторы
Экологические факторы – это все факторы среды обитания, которые воздействуют на организмы на любой стадии его развития. Каждая из сред обитания отличается особенностями

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги