Рівні організації живої природи. Матеріал для учнів 10 класу.

Структурні рівні організації живої матерії. Основні властивості організмів.

Питання про сутність життя цікавило людство впродовж усього його розвитку, однак остаточної відповіді на нього немає і досі. Більшість учених вважає життя особливою формою існування матерії, яка відрізняється від неживої природи особливостями будови та функціонуванням, що в біології має назву життєдіяльність.



Живі організми - це цілісні біологічні системи, здатні до саморегуляції та самовідтворення.
У їхньому хімічному складі переважають органічні сполуки: білки, ліпіди, вуглеводи, нуклеїнові кислоти тощо. їх утворюють, насамперед чотири хімічні елементи: Карбон, Гідроген, Оксиген і Нітроген. Термін існування органічних сполук, які входять до складу живих істот, обмежений. Тому біологічні системи постійно самооновлюються: замість хімічних сполук і структур, термін існування яких вичерпаний, утворюються нові.

Кожна біологічна система здатна й до саморегуляції, тобто до регулювання власних життєвих функцій та підтримання сталості свого внутрішнього середовища. Завдяки цьому живі організми мають змогу пристосовуватись до змін у навколишньому середовищі та відповідати на них зміною інтенсивності власних процесів життєдіяльності.



Необхідною умовою існування живих істот є обмін речовин.
Як відкрита система живий організм одержує погрібні йому сполуки з навколишнього середовища, виводячи туди кінцеві продукти свого обміну речовин. Обмін речовин тісно пов'язаний з перетворенням енергії: під час утворення складних сполук з простіших енергія витрачається, а при їхньому розщепленні - вивільняється. Оскільки функціонування жодної живої істоти неможливе без витрат енергії, необхідне постійне її надходження з довкілля. Лише зелені рослини та деякі прокаріоти і найпростіші, здатні до фотосинтезу, засвоюють енергію світла. Більшість організмів дістають необхідну їм енергію разом із їжею.

Важлива властивість живих організмів — спроможність до самовідтворення. Оскільки життя окремого організму як біологічної системи обмежене певним терміном, існування кожного виду загалом забезпечується розмноженням окремих особин.

Ви вже знаєте, що серед організмів е одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні. Існують і неклітинні форми життя - віруси. Клітини багатоклітинних організмів диференціюються і можуть утворювати тканини, органи та системи органів. Особини одного виду об'єднуються в популяції, а з популяцій різних видів формуються багатовидові угруповання -біоценози, біогеоценози тощо. Отже, зрозуміло, що жива матерія може перебувати на різних рівнях організації.



МОЛЕКУЛЯРНИЙ РІВЕНЬ             
І
КЛІТИННИЙ РІВЕНЬ             
І
ОРГАНІЗМОВИЙ РІВЕНЬ             
І
ПОПУЛЯЦІЙНО-ВИДОВИЙ РІВЕНЬ             
І
БІОГЕОЦЕНОТИЧНИЙ РІВЕНЬ             
І
БІОСФЕРНИЙ РІВЕНЬ



Які ж існують рівні організації живої матерії?
Жива матерія має кілька рівнів організації: молекулярний, клітинний, організмовий, популяційно-видовий, біогеоценотичний і біосферний. На молекулярному рівні в живих організмах відбуваються біохімічні процеси і перетворення енергії, а також зберігається, змінюється і реалізується спадкова інформація, закодована в молекулах нуклеїнових кислот.

На клітинному рівні в кожній клітині як одноклітинних, так і багатоклітинних організмів відбуваються процеси обміну речовин і перетворення енергії, забезпечуються процеси розмноження і передачі нащадкам спадкової інформації. Отже, клітина є елементарною одиницею будови, життєдіяльності та розвитку живої матерії.

У багатоклітинних організмів під час індивідуального розвитку клітини спеціалізуються за будовою та виконуваними функціями, формуючи тканини і органи. Різні органи взаємодіють між собою, об'єднуючись у системи органів. Цим забезпечується функціонування цілісного організму, або організмовий рівень організації живої матерії. Зазначимо, що в одноклітинних організмів організмовий рівень збігається з клітинним.

Особливістю популяційно-видового рівня організації живої матерії є вільний обмін спадковою інформацією між різними представниками певного виду та передача її нащадкам. Цей рівень організації живого характеризується надзвичайною різноманітністю. Ви знаєте, що на нашій планеті мешкає понад два мільйони видів різноманітних організмів: прокаріотів, рослин, грибів, тварин.



Основою біогеоценотичного рівня організації живої матерії є біогеоценози.
Для цього рівня характерні постійні потоки енергії між популяціями різних видів, а також постійний обмін речовинами між живою (біотичною) та неживою (абіотичною) частинами біогеоценозів, тобто колообіг речовин.

Окремі біогеоценози нашої планети утворюють біосферу (від грец. біос - життя і сфера - куля) - частину зовнішніх оболонок Землі, населену живими організмами. Біосферний рівень організації живої матерії характеризується біологічним власним колообігом речовин і єдиним потоком енергії, які забезпечують функціонування біосфери як цілісної системи.
Отже, структура рівнів організації живої матерії певним чином нагадує матрьошку: нижчі рівні організації входять до складу вищих.




. Рівні організації життя
Пригадайте:
які ознаки притаманні рослинам, грибам, бактеріям і тваринам?
Що таке подразливість?
Які організми називають еукаріо-тами та прокаріотами?
Що таке регенерація, подразливість, рефлекси, розмноження?
Що таке система, популяція, екосистема, біосфера, колообіг речовин?

Властивості живої матерії.
Хоча біологія досліджує різні прояви життя протягом багатьох сторіч, навіть на сучасному етапі її розвитку важко дати чітке й стисле визначення поняття «життя». Тому перелічимо основні властивості, притаманні живій матерії. Більшість з них вам відомі з попередніх курсів біології.
Кожна жива істота, або організм, складається з окремих часток — клітин (мал. 2.1). Неживі предмети (за винятком решток організмів) клітинної будови не мають. Таким чином, клітина - це структурно-функціональна одиниця організації живих організмів. Неклітинні форми життя -віруси - здатні виявляти прояви життєдіяльності лише всередині клітин тих організмів, в яких вони паразитують.
Організми та неживі об'єкти відрізняються співвідношенням хімічних елементів, що входять до їхнього складу. До складу живих істот входять ті самі хімічні елементи, з яких складаються й неживі об'єкти. Проте хімічний склад усіх організмів відносно подібний, тоді як у різних компонентів неживої природи він відрізняється. Наприклад, у водній оболонці Землі (гідросфері) переважають Гідроген та Оксиген, у газоподібній (атмосфері) -Оксиген і Нітроген, у твердій (літосфері) -Силіцій, Оксиген тощо. Натомість у складі всіх живих істот переважають чотири хі-2 мічні елементи: Гідроген, Карбон, Нітроген та Оксиген.
Живій матерії притаманний обмін речовинами та енергією з навколишнім середовищем. Живі організми здатні засвоювати органічні сполуки, причому деякі з них синтезують ці речовини з неорганічних.   Сполуки, які надходять до живих організмів, зазнають у них змін. Частина їх використовується для забезпечення власних потреб організму в енергії, а інша частина - як будівельний матеріал, необхідний для росту та оновлення окремих клітин і організму в цілому. Нагадаємо, що енергія виділяється внаслідок розщеплення органічних сполук.
Процеси обміну речовин (метаболізму) становлять сукупність фізичних і хімічних процесів, що відбуваються як в окремих клітинах, так і в цілісному багатоклітинному організмі. Кінцеві продукти обміну речовин організми виводять у довкілля. Туди ж виділяється й частина енергії. Отже, будь-який організм є відкритою системою. Це означає, що він може тривалий час функціонувати лише за умов надходження ззовні енергії, поживних та інших речовин.




Кожна біологічна система здатна до саморегуляції.
Обмін речовин забезпечує одну з найголовніших умов існування живих істот - підтримання гомеостазу - здатності біологічних систем зберігати відносну сталість свого складу та властивостей за змін умов навколишнього середовища. Підтримання гомеостазу забезпечують системи, які регулюють життєві функції. У багатьох тварин до регуляторних систем належать нервова, імунна та ендокринна, у рослин - окремі клітини, які виділяють біологічно активні речовини (фітогормони, фітонциди та ін.). Усі процеси життєдіяльності відбуваються узгоджено.
Біологічним системам притаманна здатність до підтримання своєї специфічної структури. Біологічним системам - від неклітинних форм життя (вірусів) до надорганізмових угруповань (популяцій, екосистем, біосфери в цілому) - властива чітка внутрішня структура. Наприклад, багатоклітинні організми здатні до регенерації - відновлення втрачених або ушкоджених структур.
Іноді здатність до регенерації може бути дуже яскраво вираженою: деяких губок можна розтерти в ступці до кашкоподібного стану; при вміщенні такої «кашки» у водне середовище окремі клітини знову об'єднуються, формуючи згодом цілісний організм. А з прикопаного невеликого пагона верби з часом виростає нове дерево.
Характерна риса організмів — здатність до рухів. Рух властивий не лише тваринам, а й рослинам (мал. 2.2). Багато мікроскопічних одноклітинних водоростей, одноклітинних тварин чи бактерій рухаються у воді за допомогою органел руху - джгутиків.
Живій матерії притаманна здатність сприймати подразники зовнішнього та внутрішнього (тобто ті, що виникають у самому організмі) середовища і певним чином на них реагувати (подразливість). Наприклад, дотик до листка мімози соромливої (зростає в Криму) спричинює його провисання. У тварин реакції на подразники, які здійснюються за участі нервової системи, називають рефлексами.
Усім біологічним системам притаманна здатність до самовідтворення. Організми здатні утворювати собі подібних, тобто вони здатні до розмноження. Завдяки здатності до розмноження існують не лише окремі види, а й життя взагалі.




Живі організми здатні до росту та розвитку.
Завдяки росту організми збільшують свої розміри та масу. При цьому одні з них (наприклад, рослини, риби) ростуть протягом усього життя, інші (наприклад, птахи, ссавці, людина) - упродовж лише певного часу. Ріст зазвичай супроводжується розвитком - якісними змінами, пов'язаними з набуттям нових рис будови та особливостей функціонування.
Пригадайте будову заплідненої яйцеклітини, зародка людини, який з неї розвивається, та дорослого організму. Ви не заперечуватимете, що зародок, а тим паче доросла людина, організовані значно складніше, ніж клітина, з якої вони розвинулись. Це пов'язано з тим, що під час розвитку багатоклітинних організмів збільшується кількість клітин, з яких вони складаються, відбуваються їхня диференціація, формування нових органів.
Існування організмів тісно пов'язане зі збереженням спадкової інформації та її передачею нащадкам під час розмноження. Це забезпечує стабільність існування видів, адже нащадки зазвичай більш-менш схожі на своїх батьків. Водночас живим істотам притаманна й мінливість - здатність набувати нових ознак протягом індивідуального розвитку. Завдяки мінливості організми здатні набувати нових ознак і пристосовуватися до змін довкілля. Це необхідна передумова як для виникнення нових видів, так і для історичного розвитку життя на нашій планеті, тобто еволюції.




Отже, клітина є елементарною одиницею будови, життєдіяльності і розвитку живої матерії. Клітинний рівень організації живої матерії вивчають цитологія, гістологія, анатомія рослин.




Організмовий рівень (мал. 2.4, 3). У багатоклітинних організмів під час індивідуального розвитку клітини спеціалізуються за будовою та виконуваними функціями, часто формуючи тканини. З тканин формуються органи. Різні органи взаємодіють між собою у складі певної системи органів (наприклад, травна система). Цим забезпечується функціонування цілісного організму як інтегрованої біологічної системи (в одноклітинних організмів організмовий рівень збігається з клітинним). Таке функціонування насамперед пов'язане із здійсненням обміну речовин та перетворенням енергії, що запезпечує сталість внутрішнього середовища.


Організмовий рівень організації живої матерії вивчає багато наук.
Окремі групи організмів досліджують ботаніка (об'єкт дослідження -рослини), зоологія (об'єкт дослідження - тварини), мікологія (об'єкт дослідження - гриби), бактеріологія (об'єкт дослідження - бактерії). Будову організмів вивчає анатомія, а процеси життєдіяльності - фізіологія.


Популяційно-видовий рівень.
Усі живі організми належать до певних біологічних видів. Організми одного виду мають спільні особливості будови та процесів життєдіяльності, екологічні вимоги до середовища мешкання. Вони здатні залишати плодючих нащадків. Особини одного виду об'єднуються в групи - популяції, які мешкають на певних частинах території поширення даного виду (мал. 2.4, 4). Популяції одного виду більш-менш відмежовані від інших. Популяції є не тільки елементарними одиницями виду, а й еволюції, оскільки в них відбуваються основні еволюційні процеси, про які ви дізнаєтеся згодом. Ці процеси здатні забезпечити формування нових видів, що підтримує біологічне різноманіття нашої планети.
Популяційно-видовий рівень організації характеризується високим біорізноманіттям. Ви знаєте, що на нашій планеті мешкає майже 2,5 млн видів бактерій, ціанобактерій, рослин, грибів, тварин.
Екосистемний, або біогеоценотичний, рівень. Популяції різних видів, які населяють спільну територію, взаємодіють між собою та з чинниками неживої природи, входять до складу надвидових біологічних систем - екосистем (мал. 2.4, 5). Нагадаємо, що екосистеми, які охоплюють територію з подібними фізико-кліматичними умовами, називають також біогеоце-нозами. Біогеоценози здатні до самовідтворення. Для них характерні постійні потоки енергії між популяціями різних видів, а також постійний обмін речовиною між живою та неживою частинами біогеоценозів, тобто колообіг речовин.

Біосферний рівень.
Окремі екосистеми нашої планети разом утворюють біосферу - частину оболонок Землі, населену живими організмами (мал. 2.4, 6). Біосфера становить єдину глобальну екосистему нашої планети. Біосферний рівень організації живої матерії характеризується глобальним колообігом речовин і потоками енергії, які забезпечують функціонування біосфери. Надорганізмові рівні організації живої матерії -популяції, екосистеми та біосферу в цілому - вивчає екологія.


Основні властивості, притаманні живій матерії:
1.Кожна жива істота, або організм, складається з окремих структурно-функціональних одиниць - клітин. Неклітинні форми життя - віруси - паразитують усередині клітин інших організмів.
2.Живі організми та неживі об'єкти відрізняються співвідношенням хімічних елементів, що входять до їхнього складу. У живих організмах переважають чотири хімічні елементи: Гідроген, Карбон, Нітроген та Оксиген.
3.Живі системи відкриті, тобто здатні до обміну речовин (метаболізму) та енергією з довкіллям.
4.Кожна біологічна система здатна до саморегуляції шляхом підтримання гомеостазу.
5.Біологічним системам притаманна здатність до підтримання своєї специфічної структури.
Характерна риса більшості живих організмів - здатність до рухів.
6.Живій матерії притаманна подразливість, тобто здатність сприймати подразники зовнішнього та внутрішнього середовища і певним чином на них реагувати.
7.Для всіх біологічних систем характерна здатність до самовідтворення.
8.Організмам властиві ріст і розвиток.
9.Існування організмів тісно пов'язане зі збереженням спадкової інформації та її передачею нащадкам під час розмноження. Водночас живим істотам притаманна й мінливість -здатність набувати нових ознак протягом індивідуального розвитку.
10.Біологічні системи здатні до адаптацій - пристосувань до змін, які відбуваються в зовнішньому чи внутрішньому середовищах.
Розрізняють такі рівні організації живої матерії: молекулярний, клітинний, організмовий, популяційно-видовий, екосистемний, або біогеоценотичний, і біосферний.