Сергей Титов - Естествознание. Базовый уровень. 11 класс

Размножение – это одно из самых загадочных природных явлений, присущее всем живым организмам. Суть его заключается не только в создании новых организмов, похожих на родительские, но и в том, что эти организмы каждый раз начинают свою жизнь сначала. Всем известно, что каждый отдельный организм со временем стареет и в конце концов умирает, однако жизнь в целом не только бессмертна, но и способна к прогрессивному эволюционному усложнению. Способность передавать в процессе размножения свои признаки потомству называют наследственностью. Изменчивость – свойство, противоположное наследственности; способность живых организмов существовать в различных формах, т. е. приобретать новые признаки, отличные от качеств других особей того же вида.

Непосредственным следствием размножения является способность живых организмов к росту. Некоторые виды животных и растений растут в течение всей своей жизни, другие прекращают рост при достижении определённого возраста. Основой роста служит деление составляющих организм клеток. Рост организма неизбежно сопровождается его развитием: организм приспосабливается к условиям окружающей среды, изменяются соотношение размеров различных органов и прочие признаки. В процессе развития возникает дифференцировка клеток: некоторые клетки перестают делиться и начинают выполнять узкие, специфические только для них функции, например нервные, мышечные и другие виды клеток.

Все живые организмы способны в той или иной степени изменять своё положение в пространстве, т. е. обладают подвижностью. Подвижность свойственна не только высшим животным, где она очевидна, но и многим простейшим, имеющим для этой цели реснички и жгутики, а также растениям, у которых она проявляется в виде тропизмов – движений относительно источника света, земного притяжения и других факторов (рис. 37, 38).

Это явление можно считать самым фундаментальным отличием живого от неживого. Раздражимость – это способность реагировать на внешние воздействия в соответствии не столько с физической природой этих воздействий (раздражителей), сколько со своей организацией и внутренними особенностями.

Рис. 37. Движение растений (тропизмы): А – свет; Б – температура; В – прикосновение; Г – сила гравитации

Рис. 38. Движение животных

Если реакция неживых предметов на внешние воздействия определяется законами физики, то реакция живых организмов будет осуществляться в соответствии с потребностями этих организмов. Если, например, мы возьмём две капли воды, соединённые узким перешейком, добавим в одну из капель немного соли и поместим туда пресноводную инфузорию, то она будет двигаться по перешейку в сторону капли с пресной водой. Если же мы проделаем этот опыт с морской инфузорией, то увидим, что она будет совершать перемещение в обратном направлении, предпочитая солёную воду. Это означает, что одно и то же физическое воздействие может противоположно воздействовать на организмы с различными биологическими потребностями.

1. Что такое питание? Какие типы питания живых организмов вы знаете?

2. Сравните аэробное и анаэробное дыхание. В чём их сходство и различия? Почему они получили такие названия?

3. Чем развитие организма отличается от его роста?

4. Дайте определение понятия «тропизмы». Рассмотрите рисунок 37. Используя знания, полученные на уроках биологии, объясните, что является причиной тропизмов, изображённых на рисунке.

5. Используя рисунок 38, проанализируйте особенности движения позвоночных животных.

6. Что такое раздражимость?

7. Опираясь на знания, полученные на уроках биологии, приведите примеры миксотрофных организмов.

1. Исследуйте процесс сапрофитного питания. Для этого положите в стеклянный сосуд кусочек мяса, рыбы или какого-нибудь фрукта. Ежедневно наблюдайте происходящие изменения. Объясните полученные результаты.

2. Проведите исследование подвижности у растений. Сфотографируйте стоящий на подоконнике цветок. Переверните его на 180° и через несколько дней сфотографируйте снова. Сравните обе фотографии и отметьте различия.

В настоящее время известно, что все живые организмы (кроме вирусов, о которых будет сказано позже) состоят из клеток. Впервые клетки обнаружил в 1665 г. английский учёный Роберт Гук(1635–1703). Рассматривая в микроскоп тонкие срезы пробки, он обнаружил, что она состоит из мелких изолированных фрагментов, которые он назвал «cell», что по-английски означает «ячейка», но также и «тюремная камера», «монастырская келья» и «клетка для содержания зверей» (рис. 39). Гук использовал это слово в первом значении, но переводчик понял его по-своему, и в русский язык структурная единица живого организма вошла под широко известным и употребляемым названием «клетка». По-гречески клетка называется «цитос», поэтому наука, занимающаяся изучением строения и жизнедеятельности клеток, называется цитологией.

Открытие Гука в течение долгого времени не получало широкой популярности, потому что существующие в то время несовершенные микроскопы не позволяли оценить всей сложности строения живой клетки. Микроскоп, использованный Гуком, позволял увидеть только толстые клеточные стенки пробки. В дальнейшем были обнаружены клетки с более тонкими оболочками, в частности открытые Левенгуком клетки простейших одноклеточных животных. Постепенно сложилось представление о том, что живые организмы имеют ячеистое строение и состоят как бы из отдельных «капель», которые считали «пузырьками, наполненными питательным соком», однако получить достаточное представление об особенностях их внутреннего устройства не представлялось возможным.

Рис. 39. Микроскоп Роберта Гука и сделанный им рисунок микроскопической структуры тонкого среза пробки

По-настоящему исследование биологической клетки началось только в XIX в. с развитием микроскопической техники. В начале этого века французский исследователь Мирбель установил, что все растения состоят из тканей, образованных клетками, а в 1809 г. Ламарк распространил это положение и на животных. В 1825 г. чешский учёный Я. Пуркине открыл ядро яйцеклетки птиц, а в 1833 г. английский ботаник Р. Броун обнаружил в растительных клетках плотное образование, за которым закрепилось название ядро (по лат. – «нуклеус», по греч. – «карион»). Начиная с этого времени внимание исследователей было обращено на изучение внутреннего содержимого клеток.