Коротка історія розвитку біології. Місце і роль біології за умов раціонального природокористування. Рівні організації живої матерії. Основні властивості живого. Біологічний кругообіг

 

 

 

 

 

Біологія – наука про життя. Назва її біос – життя, логос – вчення. Об'єктом вивчення біології є живі організми – віруси, бактерії, водорості, гриби, лишайники, вищі рослини та тварини; їх різноманітність, будова тіла й органів, розвиток, поширення, еволюція та форми співіснування в екологічних системах.

Досягнення в біології останніх часів призвели до виникнення принципово нових направлень у науці. Так, розкриття молекулярної будови структурних одиниць спадковості – генів, стало основою для створення генної інженерії, які створює нові організми з комбінацією спадкових ознак та властивостей, що не зустрічається у природі. Практичні застосування сучасної біології дозволяють промисловим шляхом отримувати значні кількості необхідних для людини біологічно активних речовин (антибіотики, інсулін, інтерферон). У сільському господарстві створюються нові високо ефективні породи домашніх тварин та культурних рослин. Це важливо з огляду на те, що в умовах зростання чисельності населення, забезпеченість харчовими ресурсами може бути досягнуто лише за умов інтенсифікації сільського господарства. У промисловості та будівництві при створені нових машин та механізмів застосовуються принципи організації живих істот (біоніка), що приносить значний економічний ефект на фоні раціонального, науково обґрунтованого використання природних ресурсів.

 

 

Насьогодні виділяють декілька рівнів організації живої матерії.

Молекулярний. Будь-яка жива система проявляється на рівні функціонування біополімерів, які збудовані з великою кількістю одиниць–мономерів. З цього рівня починаються найважливіші процеси життєдіяльності організму: обмін речовин та перетворення енергії, передача спадкової інформації, ін. Існує 3 типи біологічних полімерів: полісахариди, білки та нуклеїнові кислоти. Їх мономерами, відповідно є моносахариди, амінокислоти та нуклеотиди.

Клітинний. Клітина є структурною та функціональною одиницею живих організмів, вона представляє собою саморегулюючу, само відтворюючу живу систему. Вільноживучих неклітинних форм життя на Землі не існує.

Тканинний. Тканина являє собою сукупність подібних за будовою клітин та міжклітинної речовини, які об'єднанні виконанням загальної функції.

Органневий. Органи–це структурно-функціональні об'єднання декількох типів тканин. Наприклад, шкіра людини як орган включає епітелій та з'єднувальну тканину, які разом виконують цілий ряд функцій, серед яких найбільш значуща – захисна, тобто функція відокремлення внутрішнього середовища організму від оточуючого середовища.

Організмовий. Елементарною одиницею організмового рівня служить особина (індивід), яка розглядається у розвитку – від моменту зародження до припинення існування – як жива система.

Популяційно–видовий. Сукупність організмів одного виду, яка об'єднала загальним місцем існування, створює популяцію як систему надорганізменного порядку. В цій системі здійснюються простіші, еволюційні перетворення.

Біогеноценотичний. Біогеоценоз – сукупність організмів різних видів та факторів середовища їх існування, які об'єднанні обміном речовин та енергії у єдиний природний комплекс.

Біосферний. Біосфера–система вищого порядку, що охоплює всі явища життя на планеті. На цьому рівні відбувається кругообіг речовин та перетворення енергії, які пов'язані із життєдіяльністю всіх живих організмів на Землі.

 

 

Всім рівням організації живої матерії притаманні риси, які відрізняють її від неживої матерії. Розглянемо загальні, характерні для всього живого, властивості їх відмінності від подібних процесів, що відбуваються у неживій природі.

Особливості хімічного складу. У складу живих організмів входять також хімічні елементи, що і до об'єктів неживої природи. Проте їх співвідношення неоднакові. Елементарний склад неживої природи поряд з киснем представлений в основному кремнієм, залізом, магнієм, алюмінієм та ін. У живих організмах 98% їх маси приходиться на 4 елемента: водень, кисень, вуглець і азот.

Обмін речовин. Усі живі організми здатні на обмін речовин з оточуючим середовищем, починаючи з нього всі речовини, які необхідні для живлення та виділяючи назовні продукти життєдіяльності.

Але за небіологічного кругообігу також існує обмін, речовинами переносяться з одного місця в інше або змінюється їх агрегатний стан, наприклад змив ґрунту, перетворення води в пару чи кригу, розчинення або кристалізація мінеральних з’єднань.

І навпаки, у живих організмів обмінні процеси мають якісно інший рівень. У кругообігу органічних речовин суттєвими є процеси синтезу та розпаду.

Внаслідок цілого ряду складних хімічних перетворень, речовини з оточуючого середовища стають подібними речовинами живого організму і з них будується його тіло.

Ці продукти називаються асиміляцією, або пластичним обміном, або анаболізмом.

Наведемо декілька прикладів. Рослина з діоксиду вуглецю та води будують вуглеводи – крохмаль та целюлозу, які використовуються як додаткові поживні речовини та будівельний матеріал.

Білок курячого яйця у організмі людини зазнає ряд складних перетворень щоб перетворитись на білки, які властиві нашому організму – гемоглобін, кератин, ін.

Інший бік обміну речовин – процеси дисиміляції (катаболізм), в результаті яких складні органічні з'єднання розпадаються на прості, при цьому втрачається їх подібність з речовинами організму і виділяється енергія, яка необхідна для реакцій біосинтезу.

Обмін речовин забезпечує стабільність хімічного складу та будови всіх частин організму, і як