Признаци, функции и свойства на живите системи
Признаци, функции и свойства на живите системи - раздел Екология, Курс от лекции по екология Всички живи системи имат следните основни характеристики: .
Всички живи системи имат следните основни характеристики:
- Единство на химичния състав. В живите организми 98% от химичния състав се пада на 6 елемента (макробиогени): около 60% кислород, 20% въглерод, 10% водород, 3% азот, 3,5% калций, 1% фосфор. За сравнение, неживата природа се състои (тегловни%):
- атмосфера - 78% азот и 21% кислород;
- литосфера - 34,6% желязо, 29,5% кислород, 15,2% силиций, 12,7% магнезий;
- хидросфера - 88,9% кислород и 11,1% водород.
- Живите системи са набор от сложни биополимери (протеини, нуклеинови киселини, ензими, витамини и др.).
-то отворени системи тези. системи, които не могат да съществуват без постоянен прилив на енергия под формата на храна, светлина и т.н. Всички живи системи са способни да обменят вещества с околната среда, абсорбирайки от нея вещества, необходими за храненето и изхвърляйки отпадъчните продукти във външната среда. Потоците на енергия и материя преминават през живите организми, в резултат на което метаболизмът се осъществява в системите -метаболизъм.Метаболизмът включва процесите на анаболизъм (синтез на вещества) и катаболизъм (разграждане на сложни вещества). В процесите на анаболизъм под действието на ензими се синтезират сложни вещества от по-прости с натрупване на енергия. Най-важният процес на анаболизъм е фотосинтезата. По време на катаболизма енергията, съдържаща се в химическите връзки на големи органични молекули, се освобождава и натрупва под формата на богати на енергия АТФ фосфатни връзки. Сред катаболните процеси са въглеродният диоксид, водата, амонякът и др. Метаболизмът гарантира постоянството на химичния състав на вътрешната среда на тялото (хомеостаза) и в резултат на това постоянството на неговото функциониране при непрекъснато променящи се условия на околната среда.
- Живи системи - високо организирани и подредени системи, която ентропия остава на същото ниво, т.е. те са в състояние да устоят на действието на втория закон на термодинамиката - увеличаване на ентропията. Това е възможно само поради непрекъсната работа, по време на която има задължително разсейване на енергията. Живите организми са стабилни през живота и бързо се разлагат след смъртта (ентропията се увеличава).
- Животът на Земята се проявява като дискретни форми. Дискретностживее означава, че отделен организъм или общност от организми се състои от отделни изолирани, но тясно свързани части, образуващи структурно и функционално единство. По този начин, клетката включва пространствено изолирано ядро, митохондрии и др .; високо организиран организъм включва пространствено разграничени органи, които от своя страна се състоят от клетки; всякакъв вид организми е представен от отделни индивиди.
- Живи системи - самовъзпроизвеждане системи. Живите системи съществуват за ограничен период от време. Поддържането на живота се осъществява чрез самовъзпроизвеждане, в резултат на което животът на вида се запазва. Самовъзпроизвеждането се основава на образуването на нови молекули и структури според генетичната програма, която е вградена в ДНК на клетките.
Наследственостсе крие в способността на организмите да предават своите черти, свойства и способността да се развиват от поколение на поколение.
- Живите системи са способни на растеж и развитие. Растежът на жива система е придружен от развитие, т.е. появата на нови качества и черти. Развитието може да бъде индивидуално и историческо. Индивидуалното развитие (онтогенеза) е последователно проявление на всички свойства на организма в процеса на растеж. Историческо развитие (филогенеза), т.е. необратимо и насочено развитие на живата природа, придружено от образуването на нови видове и прогресивно усложняване на формата на живот от оплождането до смъртта. Историческото развитие на живите системи е свързано с тяхната изменчивост.
- Променливостта е свойство, противоположно на наследствеността и свързано с придобиването на нови свойства и характеристики от организма под въздействието на външни фактори в резултат на самоуправление.
- Живите организми се характеризират с ритъм, тоест периодични промени в интензивността на физиологичните функции с различни периоди на трептене. Циркадните ритми на сън и бодърстване са добре известни; сезонни ритми на активност и хибернация на някои бозайници.
- Жива система - динамичен система, която активно възприема и трансформира молекулярна информация с цел самосъхранение. Живите организми в процеса на своята трансформираща дейност изпълняват редица функции, които, като се вземат предвид съвременните данни, могат да се комбинират в следните типове (според А. В. Лапо):
- енергия, която се състои в превръщането на слънчевата енергия в енергия на химичните връзки по време на фотосинтезата, която след това се използва за поддържане на много други процеси;
- газ, който осигурява постоянството на газовия състав, трансформацията и миграцията на газове, повечето от които са с биогенен произход, включително О2, О3, СО2. По този начин живите организми, като че ли, създадоха регион на живот за себе си и сега, консумирайки и произвеждайки газообразни вещества, те поддържат постоянството на състава на атмосферата.
- концентрация, която осигурява селективно извличане на определени химични елементи от околната среда, които могат да се натрупват в самите организми. В същото време скоростта на натрупване може да бъде много висока. Поради това живите организми могат да служат като източник както на полезни за човека вещества (желязо, манган, руди, варовици), така и на много опасни (ДДТ, концентрацията на които във фитопланктона е 8000 пъти по-висока от концентрацията му във водата, в рибите които се хранят с планктон, 40 200 пъти);
- разрушително, което осигурява разлагането на мъртвите органични вещества, химическото разрушаване на скалите и участието на получените вещества в биотичния цикъл;
- формиране на околната среда, което се състои в промяна на химичните и физичните параметри на околната среда и преразпределението на атомите на различни вещества чрез системата на големи и малки кръгове;
- транспорт - проявява се в пренасянето на живи организми;
- пречистване на водата (биофилтрация) и регулиране на водата, което променя характера на потока;
С появата на човека трансформацията на биосферата започва в негови интереси и мащабът на тези трансформации се увеличава с развитието на човешкото общество и нарастването на знанието. В И. Вернадски вярва, че с течение на времето определящият фактор на нашата планета ще бъде интелигентната дейност на човека и той нарича този хипотетичен етап "ноосфера".
Живата материя е основата на биосферата, макар че тя представлява незначителна част от нея. Основните уникални свойства на живата материя, които определят нейната висока екологична активност, включват следното:
- способността за бързо овладяване (заемане) на цялото свободно пространство. В И. Вернадски нарече този имот „вездесъщият живот ";
- способността да се движите не само пасивно (под влиянието на гравитацията), но и активно. Например срещу тока, гравитацията и т.н .;
- постоянство по време на живот и бързо разлагане след смъртта;
- висока адаптивна способност (адаптация) към различни условия и в тази връзка развитието на не само всички среди на живот (вода, въздух, почва), но и трудни условия по отношение на физико-химичните параметри (температура, радиация и др.);
- много висока скорост на реакция. Той е с няколко порядъка по-висок от този в неживата материя;
- висок процент на обновяване на живата материя. Изчислено е, че средно за биосферата е 8 години, докато за сушата - 14 години, а за океана - 33 дни. В резултат на високия темп на обновяване през цялата история на съществуването на живота, общата маса на живата материя, преминала през биосферата, е около 12 пъти по-голяма от масата на Земята. Всички тези и други свойства на живота материята се дължи на концентрацията на големи запаси от енергия в нея.