§ 3. Уровни организации живого

Вопрос 1. Значит, невозможное в одних живых системах становится возможным в других?

Я бы сказал(а), что если какой-то процесс на одном уровне организации живого невозможен, то на высшем возможен.

Какой возникает вопрос?

В каких формах существует жизнь?

Вопрос 2. На каких связях основан любой механизм регуляции?(§ 2)

Любой механизм регуляции основан на положительных или отрицательных обратных связях.

В чём сходство и различие рукотворных машин и живых организмов? (§ 2)

(Смотрите ответ на вопрос 14 из § 2)

Вопрос 3. Найдите отрицательные обратные связи, регулирующие работу сердца. Участвуют ли в регуляции сердечной деятельности другие органы и системы органов?

При высокой частоте работы сердца в определенный момент времени в центр управления поступает сигнал об уменшении частоты сокращения сердца («торможение» сердца) – это и есть отрицательная обратная связь.

В регуляции сердечной деятельности участвует не только головной мозг, но и дыхательная система, диафрагма, мышечная система.

Вопрос 4. Сравните целостность амёбы и эритроцита. Какие признаки позволяют сделать убедительный вывод?

Тело простейших животных состоит из одной клетки, осуществляющей все функции жизнедеятельности. Представители этого подцарства обладают всеми свойствами самостоятельного организма. Амёба – это живой организм, биологическая система. Ее целостность проявляется в поддержании постоянной благоприятной внутренней среды путём регуляции всех его подсистем. А про эритроцит такого не скажешь, потому что эта клетка самостоятельно не живет. Кровь, в которой эритроцит содержится, поддерживает постоянную благоприятную среду в этом же эритроците. Эритроцит – это часть целого, и он не может сопротивлятся внешним воздействиям как целое.

Вопрос 5. Приведите примеры самостоятельной регуляции органов и управления ими.

Все органы и системы органов, если они функционируют нормально и в спокойствии, осуществляют регуляцию самостоятельно. Если какой-то орган или участок начинает работать неправильно, в мозг поступает сигнал о нарушении работы. Обработав полученную информацию, мозг посылает ответный приказ о нормализации работы, таким образом осуществляется управление.

Вопрос 6. Почему организмы большого размера всегда многоклеточны?

Химические реакции можно успешно контролировать, только если они происходят в очень ограниченном объёме. Скорость передвижения химических реагентов (молекул, атомов, ионов, гормонов) ограничена скоростью диффузии. Потому у ядерных организмов клетки дополнительно разделены мембранами на камеры меньшего размера. А организм в целом разделен на множество клеток, органов, систем органов, чтобы организму было легче посылать тот или иной сигнал.

Вопрос 7. Почти все ядра многоклеточного организма содержат одну и ту же наследственную информацию. Но функции клеток разных тканей сильно различаются. Кто посылает в ядро «заказ» на информацию, необходимую именно для данной клетки?

В ядре хранится генетическая информация, через систему белкового синтеза оно участвует в управлении всеми процессами жизнедеятельности клетки, в том числе и «заказ» на информацию, необходимую именно для данной клетки.

Вопрос 8. Объясните регуляторную роль плотности популяции при высокой и низкой численности.

С ростом численности популяции плотность популяции увеличивается, что ведет к уменшению рождаемости и увеличении смертности. Тем самым восстанавливается баланс в популяции. В качестве регулирующих сил выступают межвидовые и внутривидовые отношения организмов.

Вопрос 9. Как влияет листовёртка на популяцию дуба?

При увеличении количества листовертки, уменьшается популяция дуба.

Вопрос 10. Найдите связи различных типов и направленности.

Например, опавшую листву редуцирует червь, которым питается ёжик. Небольшая птичка питается насекомыми, поедая в том числе и вредителей деревьев и травянистых растений. Здесь птичка выступает в роли хищника и в то же время в роли санитара. Но сама эта птичка является кормом для более крупных птиц. Белка, поедая и перенося орехи способствует распространению растений.

Вопрос 11. Почему жизнь может существовать, только участвуя в биосферном круговороте?

Потому что все живые системы несамостоятельны: они открытые и существуют лишь потому, что получают энергию и необходимые вещества извне. В свою очередь они отдают окружающей среде продукты жизнедеятельности, которыми могут воспользоваться и другие организмы. Это и есть жизнь, круговорот вещества и энергии.

Вопрос 12. Предположите, какие проблемы интересуют биологов различных специальностей.

Экологов интересуют проблемы взаимоотношений организмов друг с другом и с окружающей средой. Человек, который изучает морфологию растений интересуют проблемы закономерности строения и процессы формообразования растений; физиолога – сущности живого, жизни в норме и при патологиях, то есть о закономерностях функционирования и регуляции биологических систем разного уровня организации, о пределах нормы жизненных процессов и болезненных отклонений от неё. Генетика – проблемы закономерностей наследственности и изменчивости. Эмбриолога – проблемы развития зародыша. Цитолога интересуют живые клетки: их органеллы, строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти. Микробиолога – биологические признаки микробов и взаимоотношения их с другими организмами, населяющими нашу планету. Биохимик – проблемы химического состава живых клеток и организмов, а также лежащие в основе их жизнедеятельности химические процессы. Специальностей много и каждый из биологов решает не одну, а сразу две или несколько проблем.

Вопрос 13. Почему специфика жизни особенно ярко выражена на организменном уровне?

Организм — это целостная саморегулирующаяся биосистема, обладающая всей совокупностью признаков живого (питание, дыхание, выделение, раздражимость, рост и развитие, размножение, поведение, продолжительность жизни, взаимоотношения с окружающей средой).

Вопрос 14. Какие причины заставляют считать молекулу неживой?

Молекула — это наименьшая частица вещества, определяющая его свойства и способная к самостоятельному существованию. Но она не обладает свойствами живого, поэтому она и неживая.

Вопрос 15. Почему надёжная смена поколений возможна только в популяции?

Популяция обладает достаточной численностью и запасом изменчивости, чтобы приспосабливаться к изменчивой среде и не исчезнуть по случайным причинам.

Вопрос 16. Почему жизнь не может быть представлена одним видом?

Один вид без другого ничто. Ни один вид не может существовать без другого. Растения производят органическое вещество, необходимое животным. Растения в конце концов лишатся минерального питания в почве. Да и животные опыляют растения и распространяют семена. На кого бы тогда охотился лев, если бы он был единственным видом? А различные паразиты, как бы они жили без своих хозяев?

Вопрос 17. Почему в изоляции от окружающей среды жизнь невозможна?

Потому что живые системы – это открытые системы, которые черпают питательные вещества и энергию из окружающей среды, а ей отдают свои продукты жизнедеятельности. А без обмена вещества и энергии жизнь прекращается.

Вопрос 18. Почему популяции могут обеспечить жизнь в геологическом масштабе времени?

Популяция сохраняет потециальную способность к бессмертию благодаря регуляции численности.

Вопрос 19. Почему биосфера, включая всё живое, не обладает свойством жизни?

Например, рыба живёт в озере, но озеро не является живым.

Биосфера состоит из живого вещества и неживого - косного. Живое вещество по своей массе представляет собой ничтожную часть биосферы. Если все живое вещество Земли равномерно распределить по ее поверхности, то оно покроет нашу планету слоем толщиной 2 см. Однако именно живое вещество, по мнению В. И. Вернадского, выполняет ведущие функции в формировании земной коры (косного вещества).

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

Вопрос 20. Чем отличаются процессы жизнедеятельности на каждом уровне организации?

На молекулярном уровне в основном проявляются такие важнейшие процессы жизнедеятельности, как передача наследственной информации, биосинтез, превращение энергии и др.

Основные процессы клеточного уровня: способность к воспроизведению себе подобных, включение различных химических элементов Земли в состав клетки, регуляция химических реакций, запасание и потребление энергии.

Основные процессы организменного уровня: питание, дыхание, выделение, раздражимость, рост и развитие, размножение, поведение, продолжительность жизни, взаимоотношения с окружающей средой.

Основные свойства и процессы популяционно-видового уровня: рождаемость, смертность, выживание, плотность, численность, функционирование в природе.

Процессы жизнедеятельности на каждом уровне организации отличаются усложнением в отношении к элементарной единице того или иного уровня.

Вопрос 21. На каком уровне организации более совершенны механизмы регуляции: на биосферном или популяционном? В чём это выражается?

Я думаю, что на популяционном. Потому что на этом уровне гораздо легче регулировать и рождаемость, и плотность и другие покаазатели. Причем, стратегия этого уровня - активное использование всего многообразия окружающей среды и создание благоприятных условий развития и процветания жизни во всем ее многообразии.