ОЗНАКИ І ВЛАСТИВОСТІ ЖИТТЯ

Розділ 1 Загальна характеристика живої природи

Тема 2 Cистема організації живої природи

§ 6. ОЗНАКИ І ВЛАСТИВОСТІ ЖИТТЯ

Терміни та поняття: самооновлення, самовідтворення, саморегуляція, індивідуальний і філогенетичний розвиток, подразливість, мінливість, спадковість, розмноження, рух.

Спільні властивості живого. Живі істоти мають ряд властивостей, які доводять, що вони підкоряються одним і тим самим законам, тобто за певних умов живі істоти могли виникнути від неживих. Разом з тим, живі істоти мають властивості й особливості

будови, що свідчать про їхню унікальність та про єдність життя на Землі.

До числа фундаментальних властивостей, що характеризують життя, належать: самооновлення, самовідтворення, саморегуляція. Ці властивості зумовлюють основні атрибути життя: єдність хімічного складу, обмін речовин і енергії, подразливість, гомеостаз, репродукцію, спадковість, мінливість, індивідуальний і філогенетичний розвиток.

1. Єдність хімічного складу.

Живі організми містять близько 80 хімічних елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва.

До кінця XIX ст. вважалося, що у своїй основі життєві процеси відрізняються

від процесів, які відбуваються в неживій природі. Проте успіхи природничих наук довели, що біологічні процеси грунтуються на фізичних і хімічних явищах. Звичайно, в живих організмах відбуваються значно складніші процеси, ніж у неживій природі, але для їх розуміння зовсім не потрібно залучати таємничу “життєву силу”. Нині досягнення експериментальної біології дають можливість відтворити чимало біологічних процесів. (Пригадайте, яких хімічних елементів найбільше у неживій природі.)

2. Клітинна будова. Усі живі організми складаються з клітин.

У середині XIX ст. вже було відомо, що кожний організм складається з клітин – елементарних структурних одиниць, здатних до самостійного функціонування. Зародження нового організму, як правило, відбувається шляхом злиття спеціальних статевих клітин, а ріст і розвиток – завдяки поділу клітин.

Мал. 59.Землерийка – бурозубка – найненажерливіша серед звірів

Мал. 60.Леви, їх чомусь вважають хижаками-людоїдами

Основною речовиною, з якої складаються клітини, є білок. Усі білки різноманітні за структурою, і у будь-якому організмі містяться сотні або тисячі різних білків. Відносна молекулярна маса білків коливається в межах від кількох тисяч до кількох мільйонів. (Порівняй те з молекулярними масами неорганічних сполук: натрій гідроксиду – 40, вуглекислого газу – 44, сульфатної кислоти – 98.)

3. Живлення. Будь-який організм для підтримування власного стану, росту та розмноження потребує енергії й речовини, які він отримує лише з навколишнього середовища. Як вам відомо, рослини використовують енергію Сонця, а неорганічні речовини до їхнього організму надходять з повітря та грунту. Органічні речовини рослини синтезують самостійно. (Пригадайте, що таке фотосинтез.) Тварини, гриби і більшість мікроорганізмів живляться іншими організмами або залишками тварин і рослин, оскільки не здатні синтезувати органічні речовини з неорганічних. (Пригадайте, що та ке прокаріоти.)

4. Обмін речовин та енергії. Для всіх живих істот властивий обмін речовин – сукупність керованих хімічних реакцій, внаслідок яких організм одержує і перерозподіляє енергію, синтезує необхідні для життєдіяльності речовини. Слід зазначити, що речовини, утворені організмом, рано чи пізно руйнуються і тому в ньому постійно йде самооновлення. Це приводить до стабільності його внутрішнього стану, що досягається зав дя ки роботі окремих органів, які регулюють процеси в організмі. За рахунок цього живі тіла здатні пристосовуватися до змін в навколишньому середовищі. Здатність живих істот регулювати внутрішній стан та стосунки з довкіллям називається саморегуляцією і є важливою ознакою живого.

У неживій природі також існує обмін речовин. Однак під час небіологічного кругообігу речовини лише переносяться з місця на місце або змінюють свій агрегатний стан, наприклад: припливи або відпливи, перенесення каміння річковим потоком або піску вітром, зсув грунту, перетворення води у пару або ж лід тощо.

У живому організмі постійно відбувається обмін речовин та енергії, що забезпечує сталість хімічного складу та будови усіх його частин, функціонування організму, реакцію на зміни умов у навколишньому середовищі.

Цікаво, що чим менші за розмірами ссавці, тим більше їжі пропорційно масі тіла їм потрібно. Менша тваринка має більшу поверхню тіла відносно об’єму, а отже, швидше втрачає тепло, тому в холодному кліматі їй ледве вистачає часу вдень, щоб наїстися. Так, наприклад, землерийка (мал. 59) змушена з’їдати стільки ж їжі, скільки важить сама, а тригодинне голодування загрожує їй смертю. Для порівняння: лев (мал. 60) у середньому за добу має з’їдати у 40 разів менше власної ваги. (Визначте, скільки зарік мав би з’їдати лев, якщо його обмінні процеси були б подібні до енергетичного обміну землерийки.)

Мал. 61.Однояйцеві близнюки – генетично ідентичні організми

Крім того, живий організм підтримує сталість свого хімічного складу та інтенсивність перебігу фізіологічних процесів. У разі недостатнього надходження певних поживних речовин він мобілізує свої внутрішні ресурси, а у разі надлишку – запасає їх. Подібні реакції здійснюються різними шляхами завдяки діяльності регуляторних систем (у людини та ссавців – ендокринної та нервової). Сигналом для відповідної реакції може слугувати зміна концентрації будь-якої речовини або стану будь-якої системи. Так, підвищення концентрації глюкози у крові здорової людини приводить до збільшення вироблення інсуліну – гормону підшлункової залози, що зменшує концентрацію цукру в крові. У разі травми інтенсифікується процес поділу клітин, після загоєння рани поділ припиняється.

5. Розмноження. Живі організми розмножуються, тобто здатні до самовідтворення.

Жоден організм, навіть найдосконаліший, не може жити вічно. То му єдиний спосіб підтримування життя на Землі – розмноження. Цей процес завжди супроводжується збільшенням кількості особин, що забезпечує безперервність життя.

6. Індивідуальний розвиток. Усім живим істотам властивий індивідуальний розвиток.

Навіть одноклітинний організм після поділу має менші розміри, ніж материнська клітина, тому, щоб бути здатним до розмноження, він повинен підрости.

Організми, що складаються з багатьох клітин, як правило, починають свій життєвий шлях від однієї клітини – зиготи – і, розвиваючись, перетворюються на здатний до розмноження організм, який складається з тисяч, мільйонів і навіть мільярдів клітин. У процесі росту й розвитку організму відбувається старіння, яке зрештою спричинює смерть.

Здатність до розвитку – загальна властивість матерії. Відомо, що тривалість життя рослин може коливатися від одного року до десятків та навіть тисяч років. У XVIII ст. французький натураліст Ж. Бюффон визначив, що тривалість життя перевищує період росту в 5-7 разів. Наприклад, собака росте 2 роки, живе – 15, велика рогата худоба – 4 і 20 років відповідно, коні – 5 і 30-40 років, верблюд – 8 і 40 років тощо. Виходячи з цих і додаткових даних, О. О. Богомолець, І. І. Шмальгаузен та інші вчені дійшли висновку, що природ на тривалість життя людини може досягати 120-150 років. Однак цей коефіцієнт не може вважатися універсальним.

Мал. 62.Гепард – представник родини котячих, який за деякими ознаками нагадує собаку

Мал. 63.Косатка – найкрупніший хижак, що живе на Землі

Мал. 64.Сокіл-сапсан – рідкісний вид, занесений до Червоної книги України

7. Спадковість, мінливість. Від живої істоти народжуються тільки подібні істоти, проте у природі немає абсолютно однакових живих організмів.

Найважливішою рисою живого є передавання у спадок наступним поколінням ознак, властивих не лише певному виду, а й конкретним батьківським особинам. Ця властивість живих істот називається спадковістю, а її матеріальним носієм є ДНК, що складає генетичний апарат клітини. Генетично ідентичними організмами є однояйцеві близнюки (мал. 61).У ранньому віці їх ледве розрізняє навіть мати, але близнюки ростуть, розвивають ся, дорослішають, згодом старішають, і протягом усього життя дедалі більше відрізняються одне від одного. Адже в кожного з них власна доля і власна історія стосунків з навколишнім світом, що позначається на зовнішності. От і виходить, що навіть близнюки, які мають ті самі спадкові риси, зовні відрізняються. Властивість організмів набувати нових ознак у процесі індивідуального розвитку називається фенотиповою (від грец. фено – являю і типос – форма, зразок) модифікаційною (від лат. модифікаціо – зміна) мінливістю. (Спробуйте пояснити зміст цього нового поняття.) Існує й інша мінливість – генотипова (від грец. генос – походження), в основі якої лежить процес зміни спадкової інформації – генів, що визначають розвиток певних ознак. Тому навіть рідні брати та сестри завжди відрізняються одне від одного вагою, зростом, кольором очей, волоссям, пропорціями тіла, особливостями внутрішньої будови. Мінливість створює різноманітний матеріал для природного добору, суть якого полягає у кращому пристосуванні конкретних особин до змінних умов існування, що у свою чергу приводить до появи нових форм життя, нових видів організмів. (Пригадайте відомі вам приклади пристосування організмів до різноманітних умов існування.)

Таким чином, мінливість – це здатність організмів набувати нових ознак і властивостей або внаслідок змін у біологічних матрицях, або у процесі індивідуального розвитку.

8. Рух і подразливість. Усі організми здатні рухатися і реагувати на зовнішні подразники.

Усі живі істоти здатні до переміщення у просторі, хоча швидкість цього процесу різних видів живого є неоднаковою. (Згадайте, як рухаються рослини.)

Мал. 65.Подібний до меч-риби за будовою тіла марлін смугастий може розганятися до 85 км /год

Мал. 66.Галапагоська черепаха має масу 310 кг, недарма її ще називають слоновою

Мал. 67.Лінивець трипалий – їжу в шлунку перетравлює протягом місяця

Здатність організмів реагувати на зовнішні зміни називають подразливістю. Вона проявляється не лише зовнішніми реакціями, серед яких найбільш звичайним є переміщення, а насамперед – на рівні перебігу хімічних реакцій у клітині. Тварини реагують на подразник негайно, що пояснюється наявністю в них нервової системи і здатністю до активного руху, а в рослин подібна відповідь на подразнення може тривати кілька днів.

Щодо руху, то якби можна було улаштувати перегони серед тварин, у числі переможців опинилися б: у групі ссавців – гепард (мал. 62) – 100 км/год, косатка (мал. 63) – 55 км/год, у птахів – страус – 65 км/год (біг), сапсан (мал. 64) – 200 км/год (вертикальний політ), довгоносий крохаль – понад 100 км/год (горизонтальний політ); у риб – марлін (мал. 65) – 85 км/год (але найшвидша риба – риба-міч, яка може розганятися до120-130 км/год); у комах – бабка – 58 км/год (комаха-літун), тарган – 4,6 км/год (комаха-бігун), сольпуга – 16 км/год (павукоподібні). Аутсайдерами перегонів були б: гігантська галапагоська черепаха (мал. 66) – 370 м/год, равлик – 15 см/хв, лінивець трипалий (мал. 67) – 5 м/хв. (Поясніть, якими об’єктивними факторами обумовлена така різниця у швидкості руху тварин. Обгрунтуйте свою відповідь. Доповніть список “учасників перегонів” як окремими організмами, так і систематичними групами.)