Реферат: Отличие живой природы от неживой
· экологию , рассматривающую образ жизни растений и животных и их взаимосвязи с окружающей средой;
· генетику , которая изучает законы наследственности и изменчивости живых организмов.
Все эти классификации в известной степени условны и относительны и пересекаются друг с другом в различных пунктах. Такая многоплановость комплекса биологических наук во многом обусловлена необычайным многообразием живого мира.
К настоящему времени учеными обнаружено и описано более одного миллиона видов животных, около полумиллиона видов растений, несколько сотен тысяч видов грибов, более трёх тысяч видов бактерий. Причем мир живой природы исследован далеко не полностью. Число пока еще не описанных видов живого оценивается, по меньшей мере, в один миллион. Кроме того, огромное количество видов живых организмов давно вымерло. По современным научным данным за все время развития жизни на Земле существовало колоссальное количество различных видов живых существ — приблизительно пятьсот миллионов.
Понятно, что живая природа представляет собой качественно новый, более высокий уровень организации материи, или виток мировой эволюции, поднявшийся на необыкновенную высоту по сравнению со ступенью неживой природы. В чем же заключается столь радикальное отличие живой природы от неживой? Интуитивно все понимают, что такое живое и что — неживое. Однако при попытке определить сущность живого возникают трудности. Оказывается, ответить на вопрос о том, что такое жизнь, довольно непросто.
Например, широко известно определение, предложенное немецким философом XIX в. Фридрихом Энгельсом , согласно которому жизнь — это способ существования белковых тел, важной особенностью которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой. Тем не менее, живая мышь, например, и горящая свеча с физико-химической точки зрения находятся в одинаковом состоянии обмена веществ с внешней средой, равно потребляя кислород и выделяя углекислый газ, но в одном случае — в результате дыхания, а в другом — в процессе горения. Данный пример показывает, что обмениваться веществами с окружающей средой могут и неживые объекты; т.е. обмен веществ является хотя и необходимым, но недостаточным критерием определения жизни. То же самое можно сказать и о белковой природе живых объектов. Так американский ученый Ф. Типлер в своей книге «Физика бессмертия» говорит следующее: «Мы не хотим привязывать определение жизни к молекуле нуклеиновой кислоты, потому что можно вообразить себе существование жизни, которая к этому определению не подходит. Если к нам в космический корабль явится внеземное существо, химическую основу которого составляет не нуклеиновая кислота, то нам все равно захочется признать его живым» Цит. по: Концепции современного естествознания. М.: ЮНИТИ, 1997. С. 159..
Таким образом, невозможно указать только на один какой-нибудь главный, или основополагающий признак, по которому различаются объекты живой природы и неживой. Поэтому современная биология при определении и описании живого исходит из необходимости перечисления нескольких принципиальных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность этих свойств может дать представление о специфике жизни. К таким свойствам, или признакам, относятся следующие:
· Живые организмы характеризуются гораздо более сложным устройством, чем неживые тела.
· Любой организм для поддержания своей жизнедеятельности получает энергию из окружающей среды. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.
· Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если, например, вы толкнете камень, то он пассивно сдвинется с места, а если толкнуть животное, то оно отреагирует активно: убежит, нападет, изменит форму и т.д. Способность реагировать на внешние раздражения — это всеобщее свойство живых существ, как растений, так и животных.
· Живые организмы могут не только изменяться, они также и усложняются. Так, например, у растения появляются новые ветви, а у животного— новые органы, значительно отличающиеся и по внешнему виду, и по устройству от тех, которые их породили.
· Все живое размножается. Причем потомство и похоже на родителей, и в то же время чем-то от них отличается.
· Сходство потомства с родителями обусловлено еще одной важной особенностью живых организмов — способностью передавать потомкам заложенную в них наследственную информацию, которая содержится в генах (от греч. genos — происхождение) — мельчайших и очень сложно утроенных частицах, находящихся в ядрах клеток живых организмов. Генетический материал направляет развитие организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако наследственная информация в процессе жизни организма, а также во время передачи несколько искажается или меняется. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.
· Живые организмы хорошо приспособлены к среде своего обитания. Строение птицы, рыбы, лягушки, дождевого червя полностью соответствует тем условиям, в которых они живут. Этого никак нельзя сказать о неживых телах: камню, например, «все равно», где находиться — он может лежать на дне реки или валяться в поле, или летать вокруг Земли в качестве ее естественного спутника. Однако если мы заставим, например, птицу жить в речных глубинах, а рыбу — в лесу, то эти живые существа, конечно же, погибнут. Говоря проще, основные отличия живого от неживого заключаются в том, что все живые организмы питаются, дышат, растут и размножаются, а неживые тела не питаются, не дышат, не растут и не размножаются.
Исследуя живой организм, биохимик отвечает на ряд вопросов:
1. Из каких химических соединений состоит клетка, ткань, орган или организм в целом?
2. Как взаимосвязаны эти химические соединения, как они образуются и взаимопревращаются?
3. Каким образом регулируются взаимопревращения веществ?
4. Чем биохимически отличается изучаемая клетка, ткань, орган от других клеток, тканей, органов, чем определяется выполнение ими их специфических функций ворганизме?
5. Как связаны превращения веществ с превращениями энергии?
В живой природе также можно выделить основные структурные уровни, или ступени сложности. Первый из них — это молекулярный уровень, представляющий собой предельно малые объекты живого, а именно молекулы ДНК, в которых заключена наследственная информация живых организмов. Следующий уровень является клеточным, за ним следуют органно-тканевый и организменный уровни. Далее идут популяционно-видовой и биогеоценотический, или экосистемный уровни. Биогеоценоз (экосистема )— это участок Земли со всеми живыми организмами, которые его населяют, и неживой среды их обитания; говоря иначе, со всеми компонентами составляющей его живой и неживой природы. Примерами биогеоценозов, или экосистем могут служить лес, озеро, поле и т.п. Завершающей ступенью в иерархии уровней организации живого мира является биосфера , которая представляет собой всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой.
О том, каковы современные научные представления об эволюции и происхождении живой природы, мы поговорим позже.
Неживая природа
Неживая природа, или косная материя, представлена в виде вещества и поля, которые обладают энергией. Она организована в несколько уровней: элементарные частицы, атомы, химические элементы, небесные тела, звёзды, галактика и Вселенная. Вещество может пребывать в одном из нескольких агрегатных состояний (например, газ, жидкость, твёрдое тело, плазма). Развитие Неживой природы привело к появлению Живой природы.
Неживая природ а существует на различных уровнях сложности. Первым из них, по современным представлениям, являются кварки, из которых состоят элементарные частицы. Далее следует уровень атомов, слагаемых из элементарных частиц, затем идут уровни: молекул, макроскопических тел, мегаобъектов, галактик, скоплений галактик, метагалактики и Вселенной. Важно отметить, что каждый последующий уровень не сводится механически к предыдущему. Например, атом не является простой механической суммой образующих его элементарных частиц, а представляет собой нечто более сложное и качественно новое по сравнению с этой суммой, и поэтому никак не сводим к ней. Вспомним, одна из характерных черт третьей, или современной научной картины мира — это антимеханициз , в силу которого не только Вселенную в целом, но и каждый отдельный ее объект нельзя рассматривать как механическую совокупность составляющих частей.
В мире неживой природы действует так называемый принцип наименьшего действия. В соответствии с этим принципом система постоянно переходит от менее устойчивого к наиболее устойчивому состоянию. При этом всякое тело стремится принять такую форму, при которой оно обеспечивает минимум энергии его поверхности, совместимую с ориентирующими силами. Симметрия порождающей среды, в которой образуется тело, накладывается на симметрию тела. Получающаяся при этом форма тела сохраняет те элементы собственной симметрии, которые совпадают с наложенными на него элементами симметрии среды. На вопрос о происхождении и эволюции неживой природы неклассическое естествознание, отвечает с помощью гипотезы Большого взрыва: Не было ни звука, ни света, ни времени, ни пространства; только она, абсолютно черная масса флуктуаций неимоверных энергий, клубилась и пульсировала во мраке, с непреодолимой силой стремясь сосредоточиться в одной единственной точке – Великой Сингулярности. И когда невообразимая плотность энергии флуктуаций в Сингулярности достигла Абсолюта, она выразила себя на мгновение в сверкнувшей во мраке капле протовещества – первожидкости, состоящей из зародышей нового мира – кварков и глюонов. И содрогнулась темная масса, жадно впитав в себя эту каплю, она мгновенно превратилась ослепительно яркую субстанцию, через которую Сингулярность выразила себя, излучая все, что составляло Суть ее. И не было больше мрака – только звучащий Свет, рождающий в себе новый Мир, Пространство и Время. И было это 15 миллиардов лет назад, из капли протовещества возникла Вселенная с мириадами Галактик, Звезд, Планет. И каждое творение Вселенной заключало в себе частицу Великой Сингулярности, которая выразила себя через свое Творение, создав Разум и Живую Материю.
Теория биологической эволюции
Издавна люди пытались объяснить многообразие живого мира. На протяжении нескольких тысячелетий господствовало очень простое объяснение, которое состояло в том, что будто бы все виды организмов были созданы однажды Богом в их нынешних формах и больше никогда не изменялись. Сторонники религиозных представлений считают, что все многообразие организмов, населяющих Землю, явилось результатом божественного творения мира за шесть дней (так сказано в Библии), а любое другое предположение они, как правило, воспринимают в качестве оскорбления своей религиозной веры. Вспомним, что классическое естествознание и неживую природу рассматривало как нечто неизменное, раз и навсегда созданное Богом. Именно под влиянием идеи о неизменности всего живого биология — наука о жизни — долгое время сводилась лишь к описанию многочисленных видов животных и растений. И действительно, если известно, откуда взялась живая природа, а также то, что она неизменна, то остается только ее описать, разбить для удобства все живое на большие группы или классы, то есть — создать его классификацию. Наиболее совершенной для своего времени была классификация, созданная известным шведским ученым XVIII в. Карлом Линнеем .
Однако в том же XVIII столетии некоторые ученые в различных странах мира (например, Жорж Бюффон во Франции, Эразм Дарвин — дед Чарльза Дарвина — в Англии, Иоганн Гете в Германии, Михаил Ломоносов в России) пришли к выводу, что организмы, населяющие Землю, не неизменны, а находятся в состоянии непрерывного развития. Процесс изменения или развития называется в науке эволюцией (от лат. evolutio — развертывание). Такой вывод им позволили сделать обнаруженные в разных местах нашей планеты остатки животных и растений, существовавших на Земле миллионы лет назад. Эти остатки казались странными, так как они совершенно не были похожи на современные живые организмы. Из этого различия древних и нынешних форм жизни вполне можно было сделать вывод о том, что живая природа находится не в стационарном состоянии, а в эволюционном. Правда, также высказывались предположения о том, что найденные остатки — это не следы давно вымерших организмов, а некие предметы, которые Бог поместил в горные породы, чтобы людям было интереснее жить на свете. Однако такого рода объяснения мало что могли дать науке, и поэтому биология сосредоточилась на эволюционных идеях.
Одним из первых попытался выяснить как происходит эволюция известный французский биолог XVIII в. Жан Ламарк . Именно он предложил впервые термин «биология». Ламарк объяснил изменение видов живых организмов тем, что на них в значительной степени влияет окружающая среда (питание, климат и т.д.), под воздействием которой происходит формирование новых признаков, а также тем, что они передаются по наследству от одного поколения к другому, постепенно приводя, таким образом, к образованию новых видов живых организмов. Создателем стройной и развернутой теории эволюции является знаменитый английский ученый Чарльз Дарвин , который обобщил в середине XIX в. отдельные эволюционные идеи в единое учение. В 1859 г. увидела свет его знаменитая книга «Происхождение видов путем естественного отбора». С тех пор дарвиновская теория остается самым плодотворным результатом биологической мысли за все время ее существования. Правда, время от времени появляются люди, объявляющие, что Дарвин был неправ. Однако ничего достойного взамен его идей они предложить не могут. До сих пор не появилось другой, сколько-нибудь значимой теории, которая дала бы объяснение столь обширному количеству фактов, наблюдаемых в живой природе, как это сделала эволюционная теория Дарвина. Более того, сегодня она находит все новые области применения.
Развитие любых видов живых организмов, говорит Дарвин, совершается следующим образом. Поскольку постоянно меняются условия среды их обитания (ландшафт, климат и другие), то неудивительно, что происходят различные изменения и с живыми организмами, которые приспосабливаются к новым условиям для того, чтобы выжить. То есть исчезают одни признаки, выгодные для старых условий, и появляются иные, более отвечающие новым условиям жизни. Эти признаки передаются по наследству последующим поколениям, закрепляются в них, обеспечивая выживание вида, и сохраняются до тех пор, пока изменившиеся условия среды обитания не сделают их невыгодными или гибельными для жизни. Приведем простой пример. Допустим, в некоем месте живут гусеницы серого цвета, питающиеся древесной листвой. Теперь предположим, что в это место откуда-то прилетели и обосновались в нем птицы, которые начали питаться гусеницами. Появление таких нежелательных соседей является, конечно же, значительным изменением условий обитания гусениц. Будучи серыми, они прекрасно видны на зеленых листьях деревьев и становятся легкой добычей птиц. Для выживания гусениц необходимо, чтобы их окраска поменялась с серой на зеленую и стала сливаться с листьями, делая их незаметными. Если среди серых гусениц есть особи не с серой окраской, а с зеленой (что вполне возможно, так как особи даже одного вида могут значительно отличаться друг от друга), то понятно, что их шансы на выживание значительно выше.