Потребность как исходная форма активности живых организмов: Администрация МО «Бугровское сельское поселение» — inakhan.ru

Содержание

Администрация МО «Бугровское сельское поселение»

26.10.2011 — 17:32

Мотивационно-личностные аспекты деятельности. Потребность – это исходная форма активности живых организмов. Анализ потребностей лучше всего начинать с их органических форм. В живом организме периодически возникают определенные состояния напряженности, связанные с объективной нехваткой веществ (предмета), которые необходимы для продолжения нормальной жизнедеятельности организма. Именно эти состояния объективной нужды организма в чем-то лежащем вне его составляют необходимое условие его нормального функционирования и называются потребностями. Таковы потребности в пище, воде, кислороде и т. п. Когда речь заходит о потребностях, с которыми человек рождается (и не только человек, но и высшие животные), то к этому списку элементарных биологических потребностей нужно добавить по крайней мере еще две: социальную потребность (потребность в контактах) с себе подобными, и в первую очередь со взрослыми индивидами, и потребность во внешних впечатлениях (познавательную потребность).

Предмет потребности часто определяется как мотив. Не следует понимать определение мотива как предмета потребности слишком буквально, представляя себе предмет в виде вещи, которую можно потрогать. Предмет может быть идеальным, например нерешенной научной задачей, художественным замыслом и т. п.

Множество, или «гнездо», действий, которые собираются вокруг одного предмета, – типичный признак мотива. Согласно еще одному определению мотив – это то, ради чего совершается действие. «Ради» чего-то человек, как правило, производит много разных действий. Эта совокупность действий, которые вызываются одним мотивом, и называется деятельностью, а конкретнее – особенной деятельностью или особенным видом деятельности.

В качестве примеров особенных видов деятельности обычно приводят игровую, учебную, трудовую деятельность. Слово «деятельность» закрепилось за этими формами активности даже в обыденной речи. Однако то же понятие можно применить к массе других активностей человека, например к заботе о воспитании ребенка, увлечению спортом или решению крупной научной проблемы.

Информация о роботе-пылесосе Kitfort kt 533 тут. . Купить права на штабелер можно купить права.

А. Г. Маклаков общая психология

Cерия

УЧЕБНИК НОВОГО ВЕКА

А. Г. МАКЛАКОВ

ОБЩАЯ

ПСИХОЛОГИЯ

Рекомендовано учебно-методическим Советом по базовому психологическому образованию в качестве учебного пособия для студентов вузов и слушателей курсов психологических

дисциплин

ПИТЕР

Санкт-Петербург

Москва • Харьков • Минск

2001

Маклаков Анатолий Геннадьевич

ОБЩАЯ ПСИХОЛОГИЯ

Серия «Учебник нового века»

Главный редактор

Заведующий психологической редакцией

Заместитель заведующего редакцией

Редактор

Художник обложки

Подготовка иллюстраций

Корректоры

Оригинал-макет подготовила

В. Усманов

А.Зайцев

Н. Мигаловская

С. Комаров

В. Королева

Т. Крутихина, В. Кучукбаев Я. Баталова, Н. Викторова Ж. Григорьева

ББК 88.3я7 УДК 159.9(075)

Маклаков А. Г.

М15 Общая психология. — СПб.: Питер, 2001. — 592 с.: ил. — (Серия «Учебник нового века»)

ISВN 5-272-00062-5

Учебник написан в соответствии с программой подготовки психологов и педагогов по учебному курсу «Общая психология». В нем с учетом современных достижений психолого-педагогической науки рассматриваются общие вопросы психологии, психические и познавательные процессы, состояния и свойства, эмоционально-волевая сфера личности, ее индивидуальные особенности. Учебник богато иллюстрирован, снабжен удобным служебным справочно-библиографическим аппаратом.

Учебник предназначен для преподавателей, аспирантов и студентов факультетов психологии и высших педагогических учебных заведений.

. Усл. п. л. 47,73. Доп. тираж 7000 экз. Заказ № 976. Отпечатано с фотоформ в ФГУП «Печатный двор» им. А. М. Горького Министерства РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций. 197110, Санкт-Петербург, Чкаловский пр., 15.

Поделитесь с Вашими друзьями:

ПОТРЕБНОСТЬ — это… Что такое ПОТРЕБНОСТЬ?

состояние организма, человеч. личности, социальной группы, общества в целом, выражающее зависимость от объективного содержания условий их существования и развития и выступающее источником различных форм их активности.

Специфика человеч. П. определяется социальной природой деятельности человека, прежде всего трудом.

П. социальных групп, классов, общества есть возникающая в ходе развития необходимость в осуществлении определ. изменений или преобразований отд. элементов общества или всей обществ. системы. Исходным пунктом анализа человеч. П. является общество как конкретно-историч. система, обусловливающая формирование и развитие разнообразных П.

, содержание, способы и формы их удовлетворения. Изучение системы и уровня П. различных социальных групп, степени их удовлетворения и выявление тенденций их изменения имеет важное значение для науч. планирования развития общества. П. социальных групп и классов служат основой их интересов (см. Общественные интересы).

О. Юровицкий. Куйбышев.

Психологич. формой активности личности, выражающей П., является мотивация ее поведения. Проблема П. как исходной характеристики активности личности начала разрабатываться в связи с преодолением концепции психологич. «атомизма» ассоцианистов и с возникновением динамич. теорий личности. Ассоцианистская психология представляла личность аддитивной суммой элементов душевной жизни. Такой взгляд предполагал признание непроизводными, атомарными этих элементов и чисто пассивного характера воспроизводства в этих элементах внешних воздействий. Динамич. теория личности возникла в связи с изменением принципов трактовки личности в бурж. философии конца 19 – начала 20 вв.

, когда классич. робинзонада была заменена иррационалистич. концепцией истории как жизненного потока (личность – преходящий момент этого потока; основание его единства иррационально). Такая позиция вызвала на рубеже века парадоксальное содружество идей эволюц. биологии и волюнтаризма в системах Шопенгауэра и Э. Гартмана. Рационалистич. душа растворилась в мировой воле, в «горме», в «жизненном порыве», а ее индивидуализация стала толковаться как процесс обнаружения неких первичных потенций, представленных в виде биологич. сил – влечений, П., чувств и т.п. Эти силы и заменили ассоцианистские элементы психич. жизни. Одна из первых теорий такого рода – гормическая психология Мак-Дугалла. У него первичные мотивации оказываются далее не разложимыми, изначальными (и в этом смысле метафизическими) детерминаторами всякой жизненной активности. П. и мотивы отождествляются как первичное определение жизненной энергии. Отношение организма (субъекта) к объекту определяется этими первичными мотивами (П.

, инстинктами), к-рые концентрируются вокруг объекта в определ. систему. Эта система и выступает как предмет П., или жизненной энергии организма. Строго говоря, по тому же принципу построено понятие П. во фрейдизме и неофрейдизме, в индивидуальной психологии, системе Юнга и др. Отношение субъекта и объекта определяется здесь непосредственно исходными влечениями, к-рые и есть элементарные, первичные мотивации. Т.н. жизненный опыт надстраивается над последними как опосредствующий механизм. Структура этих опосредствований имманентно детерминируется первичными мотивациями и поэтому служит схемой конструирования личности, к-рая, т.о., оказывается проекцией влечений на жизненный опыт. В этом пункте теории влечений максимально сближаются с бихевиоризмом. Проблема мотивации ставится в нем так, что в качестве первичных мотивов поведения рассматриваются физиологич. отправления организма, толкуемые с т. зр. гомеостаза (напр., теория Янга, Олпорта). Трактовка П. как функциональных характеристик действия физиологич.

механизмов лишает П. предметных определений. Эта «беспредметность» бихевиоризма, бесхитростно обнажившаяся в теории Уотсона, вызвала относительно ранний процесс его преобразования. Появившийся в нач. 20-х гг., он уже в 30-х гг. оказался существенно модифицированным. Одна из модификаций пошла по пути операционализма, превратив описательный характер уотсоновского бихевиоризма в принцип построения теории поведения. Так, Скиннер определяет П. просто через операцию измерения времени после предшествующего подкрепления, т.е. даже не в биологич. терминах. В необихевиоризме Толмена описательный характер концепции Уотсона как будто преодолевается введением целевого момента. Однако последний имеет в построении Толмена формальный смысл: он определяется просто как факт направленности, свойственной всякой поведенческой ситуации вообще. Поэтому П. выступает как одна из т.н. «промежуточных переменных», т.е. опосредствующих механизмов отношения между организмом и стимулом, а именно как механизм «готовности» организма по отношению к значимому объекту.

Принципиально так же обстоит дело в теориях Халла, Газри, Вудвортса, но крайнее выражение эта позиция получила в гештальттеории К. Левина последнего (американского) периода его деятельности. Теории такого рода, в к-рых личность определяется системой силовых отношений «психического поля» (как бы оно ни называлось), занимают господств. положение среди теорий мотивации в совр. бурж. психологии. Они получили название теорий «обусловленности». Методологически плодотворный принцип системной обусловленности организма, применяемый ими абстрактно, лишается конкретно-историч. содержательности. Поэтому такие несомненные достижения совр. бурж. психологии, как системные исследования в социальной психологии, как этологическое направление в зоопсихологии, все же не преодолевают антиисторизма и поэтому в своих основаниях остаются искусств. схемами. Если очевидный факт наличия естеств. нужд у всякого живого организма рассмотреть исторически, то он перестает представляться первично данным, а превращается в проблему происхождения этих нужд.

В истории человеч. общества П. людей в качестве функции их деятельности выступают следствием производства. Природная вещь перестает быть просто добычей, т.е. предметом, имеющим лишь биологич. смысл пищи. С помощью орудий человек способен видоизменять ее, приспособляя к собств. П. Тем самым и П. людей получают возможность к развитию, т.е. вовлекаются в историю, становятся ее элементом. Производство связано с субъектом не непосредственно, а через посредство П. Животные, органич. П. преобразуются в человеческие, «надоргани-ческие», опосредствованные предметной деятельностью. П. – и предпосылка, и результат не только собственно трудовой деятельности людей, но и познават. процессов. Именно поэтому они выступают как такие состояния личности, посредством к-рых осуществляется регулирование поведения, определяется направленность мышления, чувств и воли человека. П. человека опосредствованы процессом его воспитания в широком смысле, т.е. приобщения к миру человеч. культуры, представленной как предметно (материальные П.

), так и функционально (духовные П.). Различие обеих этих форм человеч. культуры (как и различие материальных и духовных П.) относительно и порождается самим содержанием развития производства. Удовлетворение П. человека есть в сущности процесс присвоения им определяемой обществ. развитием формы деятельности, представленной предметно. Поэтому «…сама удовлетворённая первая потребность, действие удовлетворения и уже приобретённое орудие удовлетворения ведут к новым потребностям, и это порождение новых потребностей является первым историческим актом» (Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 3, с. 27). Производными от этой структуры трудовой деятельности являются и обществ. характеристики человеч. П. П. являются источником активности личности. У человека процесс удовлетворения П. выступает как целенаправленная деятельность. Осознавая цель субъективно – как П., человек убеждается, что ее удовлетворение возможно лишь через осуществление цели. Это дает ему возможность соотнести свои субъективные представления с ее объективным содержанием путем отыскания средств овладения целью как объектом.

Динамика П. – в переходе от осознания цели (как предпосылки деятельности) к мобилизации средств, при помощи к-рых происходит овладение этой же объективированной целью. В рождении П. роль формирующего начала играет конфликт между усвоенным опытом (привычки, навыки, характер) и предметной актуализацией этого опыта, выражающейся в предметном действии. Иными словами, П. – это динамич. формула включения предмета в личностный контекст. Психология изучает, как П. обнаруживаются в мотивах, побуждающих к деятельности и становящихся формой проявления П. Объекты П., преломляясь через сознание, выступают в качестве мотивов (влечения, желания и т.п.), предполагающих более или менее осознанную цель деятельности. Отношение между П. и мотивами не может быть понято как отношение между членами одного ряда. Рассматривая отношение П. к мотивам как отношение сущности к явлениям, можно найти адекватный подход к проблеме мотивации. Специфич. трудности этой проблемы связаны с тем, что мотивы поведения даны непосредственно, тогда как П.

в качестве сущности скрыта. Представленная в П. зависимость личности от общества проявляется в мотивах ее действий, но сами они выступают как форма кажущейся спонтанности поведения индивида. Если в П. деятельность человека по существу зависима от ее предметно-обществ. содержания, то в мотивах эта зависимость проявляется в виде собств. активности субъекта. Поэтому открывающаяся в поведении личности система мотивов богаче признаками, эластичнее, подвижнее, чем П., составляющая ее сущность. Подлинная зависимость мотивов от П. обнаруживается и в самом факте их расхождения, свойственном поведению личности в обществ. условиях отчуждения. Коммунистич. снятие отчуждения распредмечивает П., делая прозрачным самый процесс их формирования в обществ. деятельности индивида. Это распредмечивание осуществляется, конечно, не лишением П. предметности, но снятием противополагания предмета деятельности и ее процесса. Как результат этих новых отношений предмета деятельности и ее процесса коммунистич. труд становится первой жизненной П.

Развитие, отбор и воспитание П., приведение их к той нравств. высоте, к-рая должна быть свойственна человеку коммунистич. общества, становится одной из центр. задач формирования личности. См. также Мотивы, Общественные интересы , Сознание, Мышление. Лит.: Лежнев В. Т., Учение о П. в совр. психологии, «Уч. зап. МГПИ им. В. И. Ленина», 1939, вып. 1; Фортунатов Г. Α., Петровский А. В., Проблема П. в психологии личности, «Вопр. психологии», 1956, No 4; Mясищев В. Н., Проблема П. в системе психологии, «Уч. зап. ЛГУ. Сер. филос. наук», 1957, вып. 11, No 244; Леонтьев А. Н., Проблемы развития психики, 2 изд., М., 1965; Τуровский М. Б., Труд и мышление, М., 1963; Ковалев А. Г., Психология личности, 2 изд., М., 1965; Кикнадзе Д. Α., П., как факт поведения человека, «ВФ», 1965, No 12; Психология мышления. Сб. пер. с нем. и англ. яз., М., 1965; Lewin К., Vorsatz, Wille und Bedürfnis, В., 1926; его же, A dinamic theory of personality…, N. Y.–L., 1935; Mс Dоugall W., The energies of men, N.

Y., 1933; Skinner В. F., The behaviour of organisms, N. Y., 1938; Τolman Ε. С. [а. о.], Toward a general theory of action, Camb., 1951.

А. Петровский, М. Туровский. Москва.

Философская Энциклопедия. В 5-х т. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Ф. В. Константинова. 1960—1970.

Потребность в отдыхе

Введение

Потребности человека не знают границ, чем больше человек имеет и знает, тем больше потребностей. В настоящее время, когда вокруг нас суетится богатый мир материальных и духовных возможностей, потребности играют особую роль – роль нашего путеводителя. Потребности – это наш двигатель, они направляют нас, заставляют идти вперед и не останавливаться на достигнутом.

Но вместе с тем есть и отрицательные стороны. Потребности зачастую сбивают с толку и мешают определить истинную цель, они же прививают нам ряд комплексов и недостатков.

Потребность в отдыхе свойственна каждому человеку. Все мы привыкли что-то вкладывать в свою жизнь — внимание, эмоции, любовь, труд. Но иногда этим жизненным ценностям необходимо восстановление. Ведь нельзя поделиться тем, чего уже нет в наличии.

Поэтому, целью данной работы является:

— рассмотреть виды потребностей человека;

— более подробно рассмотреть потребность человека в отдыхе;

— выделить положительные стороны потребности в активном отдыхе;

1. Общее понятие потребности

1.1.Определение потребностей

Маклаков А.Г.:»Потребность — это исходная форма активности живых организмов. Потребность можно описать как периодически возникающее состояние напряжения в организме живых существ. Возникновение данного состояния у человека вызвано нехваткой в организме какого-либо вещества или отсутствием необходимого для индивида предмета. Это состояние объективной нужды организма в чем-то, что лежит вне его и составляет необходимое условие его нормального функционирования, называется потребностью.

Потребностью называют состояние нужды человека в определенных условиях жизни и деятельности или материальных объектах. Потребность, как и любое состояние личности, всегда связана с наличием у человека чувства удовлетворенности или неудовлетворенности. Потребности есть у всех живых существ, и этим живая природа отличается от неживой. Другим ее отличием, также связанным с потребностями, является избирательность реагирования живого именно на то, что составляет предмет потребностей, т. е. на то, чего организму в данный момент времени не хватает. Потребность активизирует организм, стимулирует его поведение, направленное на поиск того, что требуется.

Количество и качество потребностей, которые имеют живые существа, зависит от уровня их организации, от образа и условий жизни, от места, занимаемого соответствующим организмом на эволюционной лестнице. Меньше всего потребностей у растений, которые имеют нужду только в определенных биохимических и физических условиях существования. Больше всего разнообразных потребностей у человека, который кроме физических и органических потребностей обладает еще и духовными, социальными. Социальные потребности выражаются в стремлении человека жить в обществе, взаимодействовать с другими людьми.

Основные характеристики человеческих потребностей — сила, периодичность возникновения и способ удовлетворения. Дополнительной, но весьма существенной характеристикой, особенно когда речь идет о личности, является предметное содержание потребности, т. е. совокупность тех объектов материальной и духовной культуры, с помощью которых данная потребность может быть удовлетворена.

1.2. Виды потребностей

Человек современного общества занимается разнообразными видами деятельности. Классифицировать все виды деятельности вряд ли представляется возможным, поскольку для того, чтобы представить и описать все виды человеческой деятельности, необходимо перечислить наиболее важные для данного человека потребности, а число потребностей очень велико, что обусловлено индивидуальными особенностями людей.

Однако можно обобщить и выделить свойственные всем людям основные виды деятельности. Они будут соответствовать общим потребностям, которые можно обнаружить практически у всех без исключения людей, а точнее — тем видам социальной человеческой активности, в которые неизбежно включается каждый человек в процессе своего индивидуального развития.

Различают потребности:

по сферам деятельности:

потребности труда

познания

общения

отдыха

по объекту потребностей:

материальные

духовные

этические

эстетические и др.

по значимости:

доминирующие/второстепенные

центральные/периферические

по временной устойчивости:

устойчивые

ситуативные

по функциональной роли:

естественные

обусловленные культурой

по субъекту потребностей:

групповые

индивидуальные

коллективные

общественные

Желание (конкретизированная потребность) — потребность, принявшая конкретную форму в соответствии с культурным уровнем и личностью индивида с историческими, географическими и другими факторами страны или региона

Потребность — это состояние индивида, создаваемое испытываемой им нуждой в чем-либо. Существуют разнообразные классификации потребностей, одну из наиболее значимых из них предложил П. В. Симонов, он считал, что потребности человека могут быть разделены на биологические, или органические (потребность в пище, воде, кислороде и др.), и социальные. К социальным потребностям следует отнести в первую очередь потребность в контактах с себе подобными и потребность во внешних впечатлениях, или познавательную потребность. Эти потребности начинают проявляться у человека в самом раннем возрасте и сохраняются на протяжении всей его жизни.

1.3. Виды потребностей по А.Маслоу

Не мало важный вклад в классификацию потребностей внес американский психолог А. Маслоу. Наиболее подробно его идеи изложены в книге 1954 года «Мотивация и Личность» (Motivation and Personality).

Сам Маслоу выделяет 5 уровней потребностей, не ставя их в иерархическую последовательность:

1. Физиологические: голод, жажда, половое влечение и т. д.

2. Экзистенциальные: безопасность существования, комфорт, постоянство условий жизни.

3. Социальные: социальные связи, общение, привязанность, забота о другом и внимание к себе, совместная деятельность.

4. Престижные: самоуважение, уважение со стороны других, признание, достижение успеха и высокой оценки, служебный рост.

5. Духовные: познание, самоактуализация, самовыражение, самоидентификация.

Позже была составлена более подробная классификация. В системе выделяется семь основных уровней (приоритетов):

1. (низший) Физиологические потребности: голод, жажда, половое влечение и т. д.

2. Потребность в безопасности: чувство уверенности, избавление от страха и неудач.

3. Потребность в принадлежности и любви.

4. Потребность в уважении: достижение успеха, одобрение, признание.

5. Познавательные потребности: знать, уметь, исследовать.

6. Эстетические потребности: гармония, порядок, красота.

7. (высший) Потребность в самоактуализации: реализация своих целей, способностей, развитие собственной личности.

По мере удовлетворения низлежащих потребностей, все более актуальными становятся потребности более высокого уровня, но это вовсе не означает, что место предыдущей потребности занимает новая, только когда прежняя удовлетворена полностью. Также потребности не находятся в неразрывной последовательности и не имеют фиксированных положений, как это показано на схеме. Такая закономерность имеет место как наиболее устойчивая, но у разных людей взаимное расположение потребностей может варьироваться.

2. Отдых как одна из главных потребностей человека

2.1. Потребность в отдыхе

Каждый человек, без исключений, чем-либо занят — ребенок активно познает окружающий его мир, взрослый осуществляет профессиональную деятельность, совмещая ее хлопотами и обязанностями по дому. Но в любом случае наступает такой момент, когда ребенка начинает клонить в сон, а взрослый понимает, что у него больше нет сил для работы. Необходимо срочно отдохнуть или сменить надоевшую порядком деятельность на что-то другое.

Наш организм — это сложная система с большим количеством связей — мы анализируем, думаем, сопереживаем, осмысливаем и все эти процессы осуществляются нами практически постоянно. Но любому, даже суперсовременному компьютеру, требуется отдых, иначе перегрузки и сбои в работе просто неизбежны.

Усталость и отдых — это два понятия, неразрывно связанные друг с другом. Если мы трудимся, трудимся, трудимся — и конца этому не видно, то в какой-то момент наступает состояние переутомления, слишком длительное нахождение в котором способно нанести ощутимый вред здоровью человека и подорвать его и без того небольшие силы. Поэтому, если человек — трудоголик и всегда работает, что называется » в поте лица», то он не должен приравнивать отдых к проявлению лени. Ведь отдых — это обратная, причем, вполне закономерная, сторона работы.

В реальности же, между понятиями «лень» и «отдых» существует глубокая пропасть. Лень — это полное отсутствие мотивации. А отдых — восполнение жизненных сил. И если человек постоянно путает одно с другим, отказывая себе в отдыхе и испытывая чувство вины, если выдалась свободная минутка, то он должен всегда знать: подобные игры с собственным сознанием не доведут до добра.

Отдыхать просто необходимо. Кому-то для того, чтобы отдохнуть от работы, достаточно почитать на диване книгу, а кто-то отправляется с рюкзаком наперевес в туристический поход.

Как известно, психологи всех людей разделяют на четыре типа: меланхолический, холерический, сангвинический, флегматический. Люди с разными темпераментами и отдыхать тоже должны по-своему. Ведь главная цель отдыха — получить силы для дальнейшей работы.

К примеру, холерики — это типичные трудоголики. Они не могут сидеть на месте, одновременно принимаются за множество различных дел, но ни одно из них не могут довести до конца. Они зачастую неуравновешенны, и, чересчур увлекшись одним делом, моментально истощаются. Если холерик отказывает себе в отдыхе, то, в один прекрасный момент, вся накопившаяся усталость выльется в гневной тираде. Такого предмета, как диван, для холерика не существует совершенно. Поэтому отдохнуть от работы он может только тогда, когда занимается активной деятельностью, к примеру, танцами, аэробикой или активными видами спорта.

Флегматик — полная противоположность холерику. Он не эмоционален и не тратит свою драгоценную энергию впустую. Спорт для него — сущий кошмар, поэтому многие флегматики проводят свободное время в уединении, занимаясь любимым занятием — пишут компьютерные программы, выращивают помидоры на приусадебном участке, рисуют картины.

Сангвиники — это люди чрезвычайно общительные и увлекающиеся, поэтому отдыхом для них является общение. Переписка с друзьями, приятельские посиделки, разговоры по телефону, обмен информацией через торрент — вот то, что любит настоящий сангвиник. Недостаток дружеского общения может сделать сангвиника легкомысленным и апатичным.

Для меланхолика настоящий отдых — это приятная музыка в плеере, интересная книжка, укрытые теплым пледом ноги. Чем дольше меланхолик не получает такого отдыха, тем он становится мрачнее и раздражительнее.

2.2. Потребность во сне

Эта витальная потребность зависит от возраста. Так, общая продолжительность сна новорожденных составляет 20-23 часа в сутки, в возрасте от 6 месяцев до 1 года – около 18 часов, а к возрасту 12 до 16 лет – 9 часов. Взрослые спят в среднем 7-8 часов в сутки.

В результате наблюдений было установлено, что люди старше 60 лет, страдающие различными заболеваниями, спят, как правило, менее 7 часов в сутки. В то же время, практически здоровые люди этого возраста спят более 8 часов в сутки. При увеличении продолжительности сна у «малоспящих» пожилых людей наблюдается улучшение самочувствия. По некоторым данным, продолжительность сна долгожителей Кавказа колеблется от 9 до 16-17 часов в сутки. В среднем же долгожители спят по 11-13 часов. Иными словами, по мере старения человека продолжительность сна должна увеличиваться.

Лишенный сна человек погибает в течение двух недель. Лишение сна в течение 3-5 суток вызывает непреодолимую потребность во сне. В результате 60-80 часового отсутствия сна у человека наблюдается снижение скорости психических реакций, портится настроение, происходит дезориентация в окружающей среде, резко снижается работоспособность, возникает быстрая утомляемость при умственной работе. Человек теряет способность к сосредоточенному вниманию, могут возникнуть различные нарушения мелкой моторики, возможны и галлюцинации, иногда наблюдаются внезапная потеря памяти и сбивчивость речи. При более длительном лишении сна могут возникнуть психопатии и другие расстройства психики.

Изменения вегетативных функций при длительной бессоннице очень невелики, отмечается только небольшое понижение температуры тела и незначительные замедления пульса.

В науке описаны несколько случаев длительного отсутствия сна, которые, наряду с явлениями сомнамбулизма (лунатизма) и летаргического сна до сих пор не нашли объяснений. Чаще всего эти случаи были связаны с сильными психическими потрясениями.

Медленноволновой и парадоксальный сон в равной степени необходимы организму. Так, если будить человека каждый раз при наступлении парадоксального сна, тенденция впадать в парадоксальный сон станет нарастать. Через несколько дней человек будет переходить от бодрствования к парадоксальному сну без промежуточной фазы обычного сна.

Потребности и мотивы Что побуждает человека ставить цели и добиваться их осуществления?… — Обществознание

Потребности и мотивы

Что побуждает
человека ставить цели и добиваться их осуществления?

Для ответа на
эти вопросы надо обратиться к таким понятиям, как потребности и мотивы.

Потребность —
это исходная форма активности живых организмов.

На первом этапе
потребность, как правило, не представлена субъекту, не «расшифрована» для него.
Он может испытывать состояние какого-то напряжения, неудовлетворенности, но не
знать, чем это состояние вызвано <.. >

В ходе поисковой
деятельности обычно происходит встреча
потребности с ее предметом, которой и завершается первый этап в «жизни»
потребности <.. .>

Процесс
«узнавания» потребностью своего предмета получил название «опредмечивания»
потребности <…> В акте опредмечивания рождается мотив. Мотив и
определяется как предмет потребности.

Если посмотреть
на то же событие со стороны потребности, то можно сказать, что через
опредмечивание потребность получает свою конкретизацию. В связи с этим мотив
определяется еще иначе — как опредмеченная
потребность.

Подчеркивание
этого факта дает возможность правильно подойти к вопросу о характере биологических потребностей. Существует
мнение, что у человека биологические потребности те же, что и у животных; на
них лишь наслаиваются специфически человеческие, социальные и духовные (высшие)
потребности.

В процессе
воспитания речь идет не просто о выработке правил поведения. На самом деле в
эти моменты происходит важнейший процесс очеловечивания ребенка <…> в
точке преобразования биологических потребностей.

‘<…>
Главное содержание этого процесса — формирование потребностей человеческого
типа <…> Вслед за опредмечиванием потребности и появлением мотива резко
меняется тип поведения.

Если до этого
момента <…> поведение было ненаправленным, поисковым, то теперь оно
приобретает «вектор», или направленность <…> Согласно еще одному
определению мотив — это то, ради чего совершается
действие.

<…>
Определение мотива как предмета потребности не надо понимать слишком буквально,
представляя предмет в виде вещи, которую можно потрогать руками. «Предмет»
может быть идеальным, например, той же нерешенной задачей, художественным
замыслом и т.п.

С3. Чем, по мнению автора, характер биологических потребностей человека
отличается от биологических потребностей животных? Опираясь на текст, знания
курса и личный опыт, укажите два отличия и приведите любые два примера,
иллюстрирующие их.

С4. Автор утверждает, что «вслед за… появлением
мотива резко меняется тип поведения». Опираясь на текст, знания курса и личный
опыт, объясните, почему поведение зависит
от мотива. Смоделируйте ситуацию, иллюстрирующую роль мотива в
поведении индивида

Потребности и мотивы Что побуждает человека ставить цели и добиваться

ПОЖАЛЙСТА ОЧЕН НАДО, ХОТЯ БЫ ЧТО НИБУДЬ ИЗ ЭТОГО

1. Определённая группа людей, объединившихся для общения, совместной деятельности – это

1)активное сообщество 2)научное объединение 3)общество 4)этап исторического развития

2. Сходство в поведении животного и деятельности человека

1)целеполагание 2)целесообразность 3)творческая активность 4)преобразование природы

3. Верны ли утверждения?

А. Многообразные связи, возникающие между социальными группами в процессе экономической, политической, культурной деятельности называются общественными отношениями.

Б. Человек может самостоятельно определять или изменять цель деятельности.

1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны

4. Верны ли утверждения?

А. К материальной культуре относятся научные теории, художественные произведения, нравственность.

Б. К общественным наукам относятся археология, политология, эстетика, социальная психология.

1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны

5. Признак общества как системы:

1)постоянные изменения в общественной жизни 2)наличие сфер общества 3)деградация элементов общества

6. Обособившаяся от природы, но тесно с ней связанная часть мира, которая включает в себя способы взаимодействия людей и формы их объединения – это

1)активное сообщество 2)научное объединение 3)общество 4)этап исторического развития

7. Отличие в поведении животного и деятельности человека

1)целеполагание 2)целесообразность 3)забота о потомстве 4)самосохранение

8. Верны ли утверждения?

А. В широком смысле «культура» — это всё созданное человеком.

Б. И поведение животного, и деятельность человека целесообразны.

1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны

9. Верны ли утверждения?

А. К духовной культуре относятся предметы быта, железные дороги, оборудование предприятий.

Б. К общественным наукам относятся культурология, правоведение, экономика, история.

1)верно только А 2)верно только Б 3)верны оба суждения 4)оба суждения неверны

10. Признак общества как динамической системы:

1) наличие сфер общества 2) постоянные изменения в общественной жизни

3)человек – универсальный элемент общества 4)наличие разных групп

11. Целостное представление о природе, обществе, человеке, находящее выражение в системе ценностей и идеалов личности, социальной группы, общества – это

1)природоцентризм 2)наукоцентризм 3)мировоззрение 4)социоцентризм

12. Процесс освоения знаний и навыков, способов поведения называется:

1)воспитание 2)адаптация 3)социализация 4)модернизация

13. Присущая только человеку форма взаимодействия с окружающим миром – это

1)потребность 2)деятельность 3)цель 4)программа

14. Определение человеком себя как личности, способной принимать самостоятельные решения, вступать в определённые отношения с другими людьми и природой:

1)социализация 2)воспитание 3)самореализация 4)самосознание

15. Присущая только человеку форма взаимодействия с окружающим миром – это

1)потребность 2)деятельность 3)цель 4)программа.

16. Термин «общество» не включает в себя понятие:

1) Форму объединения людей

2) Части материального мира

3) Природной среды обитания

4) Способов взаимодействия людей

17. Переход от подсечно-огневого к пашенному земледелию являтся примером взаимосвязи:

1) Общества и природы

2) Общества и культуры

3) Экономики и религии

4) Цивилизации и формация

18. Все примеры, за исключением двух, относятся к понятию «социальные потребности». Укажи лишние примеры.

Создание культурных ценностей, трудовая деятельность, общение, социальная активность,

участие в игре, сон.

19. Завершите предложения:

1)Соответственно потребности в воспроизводстве рода сформировался социальный

институт — ….

2)Человек является продуктом биологической, культурной и социальной ….

3)То, что наиболее дорого, свято как для одного человека, так и для всего человечества

– это ….

4)Соответственно общественным потребностям сложились социальные ….

5)Происхождение человека называется ….

6)Совершенство, высшая цель человеческого стремления – это …

20. Духовное и телесное в человеке:

1)Предшествуют друг другу

2)Связаны друг с другом

3)Противостоят друг другу

4)Независимы друг от друга

21. Отличительным свойством человека является

1)Удовлетворение потребностей

2)Приспособление к окружающей среде

3)Осмысление мира и самого себя

4)Использование орудий труда

22. Геннадий обладает знанием и способностями защищать личные права, уважает права других, неукоснительно выполняет свои обязанности, соблюдает законы страны. Какими качествами обладает Геннадий?

1) Гражданственностью

2) Совестью

3) Патриотизмом

4) Ответственностью

Потребности и мотивы Что побуждает человека ставить цели и добиваться их осуществления? Для ответа на эти вопросы надо

обратиться к таким понятиям, как потребности и мотивы. Потребность — это исходная форма активности живых организмов. На первом этапе потребность, как правило, не представлена субъекту, не «расшифрована» для него. Он может испытывать состояние какого-то напряжения, неудовлетворенности, но не знать, чем это состояние вызвано В ходе поисковой деятельности обычно происходит встреча потребности с ее предметом, которой и завершается первый этап в «жизни» потребности Процесс «узнавания» потребностью своего предмета получил название «опредмечивания» потребности В акте опредмечивания рождается мотив. Мотив и определяется как предмет потребности.Если посмотреть на то же событие со стороны потребности, то можно сказать, что через опредмечивание потребность получает свою конкретизацию. В связи с этим мотив определяется еще иначе — как опредмеченная потребность.Подчеркивание этого факта дает возможность правильно подойти к вопросу о характере биологических потребностей. Существует мнение, что у человека биологические потребности те же, что и у животных; на них лишь наслаиваются специфически человеческие, социальные и духовные (высшие) потребности. В процессе воспитания речь идет не просто о выработке правил поведения. На самом деле в эти моменты происходит важнейший процесс очеловечивания ребенка в точке преобразования биологических потребностей. ‘ Главное содержание этого процесса — формирование потребностей человеческого типа Вслед за опредмечиванием потребности и появлением мотива резко меняется тип поведения.Если до этого момента поведение было ненаправленным, поисковым, то теперь оно приобретает «вектор», или направленность Согласно еще одному определению мотив — это то, ради чего совершается действие. Определение мотива как предмета потребности не надо понимать слишком буквально, представляя предмет в виде вещи, которую можно потрогать руками. «Предмет» может быть идеальным, например, той же нерешенной задачей, художественным замыслом и т.п.С3. Чем, по мнению автора, характер биологических потребностей человека отличается от биологических потребностей животных? Опираясь на текст, знания курса и личный опыт, укажите два отличия и приведите любые два примера, иллюстрирующие их. С4. Автор утверждает, что «вслед за… появлением мотива резко меняется тип поведения». Опираясь на текст, знания курса и личный опыт, объясните, почему поведение зависит от мотива. Смоделируйте ситуацию, иллюстрирующую роль мотива в поведении индивида

История жизни на Земле

В начале

Сегодня мы считаем само собой разумеющимся, что живем среди различных сообществ животных, которые питаются друг другом. Наши экосистемы построены на основе кормовых отношений, например, касатки, поедающие тюленей, кальмаров и криль. Этим и другим животным требуется кислород для извлечения энергии из пищи. Но раньше жизнь на Земле была совсем другой.

В окружающей среде, лишенной кислорода и с высоким содержанием метана, на протяжении большей части своей истории Земля не была бы гостеприимным местом для животных.Самые ранние формы жизни, о которых мы знаем, были микроскопическими организмами (микробами), которые оставляли сигналы о своем присутствии в породах возрастом примерно 3,7 миллиарда лет. Сигналы представляли собой молекулы углерода, производимые живыми существами.

Доказательства наличия микробов сохранились также в созданных ими твердых структурах («строматолитах»), которые датируются 3,5 миллиардами лет назад. Строматолиты представляют собой липкие маты из ловушек микробов, которые связывают отложения слоями. Минералы осаждаются внутри слоев, создавая прочные структуры, даже когда микробы отмирают.Ученые изучают сегодняшние редкие живые строматолитовые рифы, чтобы лучше понять самые ранние формы жизни на Земле.

Кислородная атмосфера

Когда цианобактерии эволюционировали по крайней мере 2,4 миллиарда лет назад, они подготовили почву для замечательной трансформации. Они стали первыми на Земле фото-синтезаторами, которые производили пищу с использованием воды и энергии Солнца и в результате выделяли кислород. Это стало катализатором внезапного резкого повышения уровня кислорода, что сделало окружающую среду менее благоприятной для других микробов, которые не могли переносить кислород.

Свидетельством этого Великого окислительного события являются изменения в породах морского дна. Когда кислород находится рядом, железо химически реагирует с ним (окисляется) и удаляется из системы. Скалы, относящиеся к периоду до события, покрыты полосами железа. Скалы, датируемые после этого события, не имеют железных полос, что указывает на присутствие кислорода.

После первоначального импульса кислорода он стабилизировался на более низких уровнях, где он будет оставаться еще пару миллиардов лет. Фактически, когда цианобактерии умирали и перемещались по воде, разложение их тел, вероятно, привело к снижению уровня кислорода. Таким образом, океан по-прежнему не был подходящей средой для большинства форм жизни, нуждающихся в достаточном количестве кислорода.

Многоклеточная жизнь

Однако происходили и другие нововведения. Хотя они могут обрабатывать множество химикатов, у микробов не было специализированных клеток, которые необходимы для сложных тел. В теле животных есть различные клетки — кожа, кровь, кости, — которые содержат органеллы, каждая из которых выполняет свою работу.Микробы — это просто отдельные клетки без органелл и ядер для упаковки их ДНК.

Произошло нечто революционное, когда микробы начали жить внутри других микробов, функционируя для них как органеллы. Митохондрии, органеллы, перерабатывающие пищу в энергию, возникли в результате этих взаимовыгодных отношений. Кроме того, впервые ДНК была упакована в ядра. Новые сложные клетки («эукариотические клетки») могут похвастаться специализированными частями, играющими особые роли, которые поддерживают всю клетку.

Клетки тоже начали жить вместе, вероятно, потому, что можно было получить определенные преимущества. Группы клеток могут питаться более эффективно или получить защиту от простого увеличения. Живя коллективно, ячейки начали поддерживать потребности группы, выполняя определенную работу каждой ячейки. Некоторым клеткам было поручено создавать соединения, чтобы удерживать группу вместе, в то время как другие клетки вырабатывали пищеварительные ферменты, которые могли расщеплять пищу.

Первые животные

Эти кластеры специализированных взаимодействующих клеток в конечном итоге стали первыми животными, которые, согласно данным ДНК, эволюционировали около 800 миллионов лет назад.Губки были одними из самых ранних животных. Хотя химические соединения губок сохраняются в породах возрастом 700 миллионов лет, молекулярные данные указывают на то, что губки развивались еще раньше.

Уровень кислорода в океане был все еще низким по сравнению с сегодняшним днем, но губки способны переносить условия с низким содержанием кислорода. Хотя, как и другим животным, им для метаболизма требуется кислород, им не нужно много, потому что они не очень активны. Они питаются, сидя на месте, извлекая частицы пищи из воды, которая прокачивается через их тела специализированными клетками.

Простое строение губки состоит из слоев клеток вокруг полостей, заполненных водой, поддерживаемых твердыми частями скелета. Эволюция все более сложных и разнообразных строений тела в конечном итоге приведет к появлению отдельных групп животных.

Инструкции по сборке строения тела животного заложены в его генах. Некоторые гены действуют как дирижеры оркестра, контролируя экспрессию многих других генов в определенных местах и в определенное время, чтобы правильно собрать компоненты. Хотя они не были разыграны сразу, есть свидетельства того, что части инструкций для сложных тел присутствовали даже у самых ранних животных.

Благодаря своим твердым скелетам губки стали первыми строителями рифов на Земле. Такие ученые, как доктор Клаус Рютцлер из Смитсоновского института, работают над пониманием эволюции тысяч видов губок, живущих сегодня на Земле.

Эдиакарская биота

Примерно 580 миллионов лет назад (эдиакарский период), помимо губок, произошло распространение других организмов. Эти разнообразные существа морского дна — с телами в форме листьев, лент и даже одеял — жили вместе с губками в течение 80 миллионов лет.Их окаменелости можно найти в осадочных породах по всему миру.

Однако строение тела большинства эдиакарских животных не было похоже на современные группы. Доктор Дуглас Эрвин из Смитсоновского института, используя сравнительные данные о развитии, исследовал, были ли какие-либо из окаменелых эдиакарских животных родственниками современных животных.

К концу эдиакарского периода уровень кислорода повысился, приблизившись к уровням, достаточным для поддержания жизни, основанной на кислороде. Первые губки, возможно, действительно помогли увеличить количество кислорода, поедая бактерии, удаляя их из процесса разложения.Следы организма под названием Dickinsonia costata предполагают, что он мог перемещаться по морскому дну, предположительно питаясь матами из микробов.

Конец эдиакарского вымирания

Однако около 541 миллиона лет назад большинство эдиакарских существ исчезло, что свидетельствует о серьезном изменении окружающей среды, над пониманием которого все еще работают Дуглас Эрвин и другие ученые. Возможно, определенную роль сыграли эволюция строения тела животных, взаимоотношений с кормлением и экологической инженерии.

Норы, найденные в летописи окаменелостей, датируемые концом эдиакарского периода, показывают, что червеобразные животные начали раскапывать дно океана. Эти первые инженеры-экологи беспокоили и, возможно, аэрировали отложения, нарушая условия жизни других эдиакарских животных. По мере того, как условия окружающей среды ухудшались для одних животных, они улучшались для других, потенциально способствуя смене видов.

Кембрийский взрыв

Кембрийский период (541–485 миллионов лет назад) стал свидетелем бурного взрыва новых форм жизни.Наряду с новым стилем жизни в норках появились твердые части тела, такие как раковины и шипы. Твердые части тела позволили животным более радикально изменять среду обитания, например рыть норы. Также произошел сдвиг в сторону более активных животных с определенными головами и хвостами для направленного движения, чтобы преследовать добычу. Активное питание хорошо вооруженных животных, таких как трилобиты, могло еще больше разрушить морское дно, на котором жили мягкие эдиакарские существа.

(Посмотрите видео «Кембрийский взрыв жизни с палеонтологом Кармой Нанглу».»)

Уникальные стили кормления разделили окружающую среду, давая возможность разнообразить жизнь. В 1909 году четвертый секретарь Смитсоновского института Чарльз Дулиттл Уолкотт обнаружил окаменелости сланцевых отложений Берджесса, которые показали беспрецедентное биоразнообразие кембрийской жизни. Пока Waptia рыскали по дну океана, приапулидные черви зарывались в отложения, Wiwaxia прикреплялись к губкам, а Anomalocaris курсировали выше.

Многие из этих странно выглядящих организмов были эволюционными экспериментами, например, пятиглазая опабиния . Однако некоторые группы, такие как трилобиты, процветали и доминировали на Земле в течение сотен миллионов лет, но в конце концов вымерли. Строматолитовые рифообразующие бактерии также уменьшились, а рифы, созданные организмами, называемыми брахиоподами, возникли по мере того, как условия на Земле продолжали меняться. Сегодняшние доминирующие строители рифов, твердые кораллы, появились лишь через пару сотен миллионов лет спустя

Однако, несмотря на все изменения, которые должны были произойти, к концу кембрия почти все существующие типы или типы животных (моллюски, членистоногие, кольчатые червяки и т. Д.)) были созданы, и появились пищевые сети, формирующие основу экосистем на Земле сегодня.

Живые существа — определение и примеры

Живые существа
сущ., Единственное число: живое существо
[ˈlɪvɪŋ θɪŋ]
Определение: любой организм или форма жизни, которые обладают или проявляют характеристики жизни или являются живыми

Живые существа Определение

А живое существо относится к любому организму или форме жизни, которые обладают или проявляют характеристики жизни или существования. Основными характеристиками являются следующие: наличие организованной структуры, потребность в энергии, реакция на стимулы и адаптация к изменениям окружающей среды, а также способность к размножению, росту, движению, метаболизму и смерти. В настоящее время живые существа подразделяются на три домена: (Eu) бактерии (настоящие бактерии), археи (архебактерии) и Eucarya (эукариоты).

Этимология

Термин « живущих» произошел от древнеанглийского « lifende », что означает «живущий» или «имеющий жизнь».Термин вещь произошел от древнеанглийского þing , что означает «сущность», «существо», «тело» или «материя». Синонимы: организм; форма жизни; существо.

История

В то время как Земля предположительно имеет возраст около 4,54 миллиарда лет , жизнь на Земле началась позже, вероятно, около 3,5 миллиарда лет назад , хотя другие считают, что жизнь могла начаться раньше.

Абиогенез

Происхождение жизни, также называемое абиогенез , относится к естественному процессу, в котором жизнь возникла из неживой материи. Как это произошло, остается предметом споров среди ученых. До сих пор нет единого мнения о том, как зародилась жизнь на Земле.

Первородный суп

«Первородный суп» относится к гипотетической модели первобытной Земли, в которой накапливались органические вещества и вода, напоминая суп . Этот суп служил местом, где были синтезированы органические соединения. Широко признанным результатом исследований является эксперимент Миллера – Юри. По-видимому, смоделированная примитивная Земля благоприятствовала химическому синтезу основной структуры клеточной мембраны (например,грамм. фосфолипиды, образующие липидные бислои) и органические соединения из неорганических источников. Первородный суп также является указом гетеротрофной теории происхождения жизни, предложенной Александром Опариным и Джоном Бердоном Сандерсоном Холдейном.

Гипотеза мира РНК

Переход от неживых к живым существам мог происходить постепенно. Одна из популярных теорий, используемых сегодня, — это гипотеза о мире РНК , которая предполагает, что изначальная жизнь была основана на РНК, потому что она может действовать как генетический материал и как катализатор. Эта основанная на РНК жизнь могла быть потомком нынешней жизни на Земле.

Строительные блоки РНК и ДНК, возможно, возникли и сформировались на астероидах из космоса, а затем достигли Земли через метеориты. По данным НАСА, в метеоритах они обнаружили азотистые основания РНК и ДНК, такие как аденин и гуанин. ⁽¹⁾ Эти азотистые основания могли привести к спонтанному созданию РНК и ДНК.

Эти органические молекулы могли быть использованы первыми формами жизни, чтобы жить и размножаться.Самыми ранними формами жизни могли быть одноклеточные организмы, появившиеся в конце Хадейского Эона или в начале Архейского Эона. Это основано на открытии графита биогенного происхождения в Западной Гренландии, возраст которого оценивается в 3,7 миллиарда лет . ⁽²⁾ Организмы, лишенные мембраносвязанных органелл, вероятно, были первыми живыми существами, которые доминировали на Земле. Их называют прокариотами, группой, состоящей из бактерий и архей.

Эндосимбиотическая теория

Эндосимбиотическая теория утверждает, что эндосимбиоз между более крупной клеткой и прокариотом привел к появлению первого фотосинтетического эукариота. Основываясь на этой теории, более крупный эукариот мог поглотить прокариоты, которые со временем трансформировались в полуавтономные органеллы, такие как хлоропласты и митохондрии внутри клетки.

Многоклеточность

Многоклеточная жизнь, вероятно, началась 600 миллионов лет назад и повторялась несколько раз в биологической истории. Самой популярной теорией происхождения многоклеточности является теория Геккеля Гастреа . Соответственно, многоклеточность впервые возникла, когда клетки одного вида объединяются в бластулеподобную колонию.Постепенно определенные клетки колонии подвергались клеточной дифференцировке. Однако эта теория все еще неадекватна для объяснения происхождения многоклеточности.

Эдиакарская биота, состоящая из одноклеточных и многоклеточных организмов, существовала в эдиакарский период, около 600 миллионов лет назад. В этой биоте впервые появились самые ранние животные. Они напоминают губки размером от 1 см до менее 1 м. ⁽³⁾

Кембрийский взрыв

Примерно 541 миллион лет назад , внезапный всплеск жизни произошел в кембрийский период. Это упоминается как кембрийский взрыв года . Появились самые разные растения и животные. В конце кембрия или раннего ордовика животные начали осваивать землю. С эволюцией наземных растений эволюционировали и разнообразились и животные. В конце концов, они колонизировали наземные среды обитания, в том числе и дальше вглубь суши.

Текущее население

По оценкам, общее количество видов на Земле в мае 2016 года составляет около 1 триллиона. ⁽⁴⁾ По данным переписи морской флоры и фауны 2011 г., было оценено около 8.7 миллионов видов эукариот на Земле. ⁽⁵⁾ К сожалению, многие живые существа (вероятно, более пяти миллиардов видов), которые когда-либо жили на Земле, вымерли.

Классификация

Живые существа изначально классифицировались как растение или животное . Хотя и животные, и растения являются эукариотами, их различают по определяющим характеристикам, например с точки зрения моторики, режима питания и клеточных функций.Животные, по сути, являются подвижными и гетеротрофными живыми существами, тогда как растения — неподвижными, фотосинтезирующими и имеют клеточную стенку. Однако бактерии и археи не являются ни растениями, ни животными, главным образом потому, что они являются прокариотами (т.е. лишены мембраносвязанных цитоплазматических органелл, включая ядро).

Что касается различия между бактериями и археями, одно из их различий заключается в РНК-полимеразе. У архей он состоит из десяти субъединиц. У бактерий их четыре.Другой пример — состав клеточной стенки. В клеточной стенке архей отсутствует пептидогликан, тогда как в клеточной стенке бактерий.

В настоящее время современная биологическая таксономия включает в себя классификацию живых существ на три области: (1) домен Eukarya, (2) домен Bacteria и (3) домен Archaea. Биологический домен является наивысшим таксономическим рангом организмов согласно трехдоменной системе таксономии Карла Вёза. Ниже домена находятся семь основных таксономических рангов. В порядке убывания они следующие:

Домен »Царство» Тип »Класс» Порядок »Семья» Род »Виды

Домен Eukarya включает в себя все живые существа, являющиеся эукариотами.К ним относятся животные, растения, грибы, водоросли и простейшие. В своих клетках они обладают мембраносвязанными органеллами.

Живое существо относится к любому организму, демонстрирующему жизнь. Ниже приведены примеры живых существ (сверху слева направо): археи, бактерии, протисты, грибы, растения и животные.
Характеристики живых существ
Живые существа — это организмы, которые проявляют признаки жизни. Что отличает живые существа от неживых, так это следующие характеристики:
Организованная структура
Живые существа представляют собой организованную структуру.Это может быть одноклеточная, такая как бактериальная клетка, или многоклеточная, например животные и растения, которые состоят из нескольких клеток. Клетка — это основная биологическая единица организма. Различные клеточные процессы выполняются клеткой организованным, систематизированным образом. Клетка состоит из протоплазмы, окруженной плазматической мембраной. Цитоплазматические структуры (например, органеллы), каждая из которых выполняет определенные роли и функции, приостановлены в цитозоле клетки.
Энергозатратность
Живым существам необходима энергия для выживания.Энергия необходима, поскольку она поддерживает многочисленные метаболические процессы в клетке. Один из способов синтеза энергии организмами — фотосинтез, при котором энергия света преобразуется в химическую. Другой способ — клеточное дыхание, при котором биохимическая энергия собирается из органического вещества (например, глюкозы) и затем сохраняется в биомолекуле, несущей энергию, такой как АТФ, для дальнейшего использования.
Репродуктивная способность
Живое существо способно к воспроизводству. Есть два способа, которыми живые существа могут воспроизводить свои копии: половое размножение и бесполое размножение. При половом размножении мужские и женские половые клетки двух родителей объединяются и образуют зиготу, которая в конечном итоге разовьется в существо себе подобных. Бесполое размножение , напротив, представляет собой способ размножения, в котором не задействованы половые клетки. Потомство происходит только от одного родителя. Примеры включают двойное деление, бутонирование, вегетативное размножение, спорогенез, фрагментацию, партеногенез, апомиксис и нуцеллярный зародыш.
Рост
Живые существа растут.На клеточном уровне рост может относиться к при увеличении числа или к при увеличении размера . Увеличение количества клеток происходит за счет деления клеток. Стволовые клетки животных и меристематические клетки растений делятся, давая начало новым клеткам. Что касается увеличения размера клеток, то его часто связывают с увеличением цитоплазматической массы.
Клетка проходит ряд фаз клеточного цикла. Большую часть времени новая клетка, продуцируемая митозом, проходит интерфазу. Это фаза клеточного цикла, на которой клетка увеличивается в размерах. Если клетка не будет полностью дифференцирована, она сможет реплицировать свою ДНК, чтобы подготовиться к следующему делению клетки. У растений новые клетки увеличиваются в объеме за счет поглощения и хранения воды внутри вакуоли.
Некоторые из растительных клеток вырастают вторичную клеточную стенку между первичной клеточной стенкой и плазматической мембраной. На уровне ткани рост сосудистых растений бывает двух типов: первичный и вторичный. Первичный рост влечет за собой вертикальный рост, поскольку первичная ксилема формируется из прокамбия, тогда как вторичный рост связан с боковым ростом, вызванным образованием вторичной ксилемы из сосудистого камбия.
У высших форм животных рост тканей происходит по определенной схеме и предопределен генетически. Возможности регенерации не такие неограниченные, как у растений. Степень регенерации варьируется у разных видов. Например, саламандры могут регенерировать новые глаза или новые конечности, а люди — нет. Тем не менее, люди также способны регенерировать определенные части своего тела, такие как кожа и части печени.
Метаболизм
Метаболизм живого существа.Метаболизм относится к различным процессам, которые отвечают за поддержание живого состояния клетки или организма. Примеры тех, кто участвует в росте клеток, дыхании, размножении, ответе на стимулы, поддержке, биомолекулярном синтезе, удалении отходов и других гомеостатических процессах.
Есть две формы метаболизма: катаболизм и анаболизм . В катаболизме живые существа проводят химические реакции разложения, которые приводят к расщеплению сложных молекул на более мелкие единицы и получают энергию, которая выделяется в процессе.В анаболизме энергетические химические реакции строят молекулы из более мелких единиц.
Реагирует на стимулы
Живые существа реагируют на стимулы и приспосабливаются к изменениям окружающей среды. Он может обнаруживать изменения в окружающей среде, особенно по клеткам, которые функционируют как рецепторы. Например, у людей есть пять основных органов чувств: зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. Другие чувства — это вестибулярное чувство (обнаруживает движение, направление и ускорение тела), чувство термоцепции, кинестетическое чувство (обнаруживает положение частей тела), внутреннее чувство (интероцепция) и так далее.Помимо обнаружения изменений в окружающей среде, он также может адаптироваться к этим изменениям.
Движение
Живое существо движется. Поскольку живое существо может обнаруживать раздражители из своего окружения, оно может реагировать соответствующим образом. Например, животные переходят на корм, спасаются от хищников и ищут потенциального партнера. В то время как животные могут двигаться по своему желанию, растения имеют довольно ограниченную форму движения, называемую натическим движением (например, тигмонастия, никтинастия).
Смерть
Живые существа умирают.У живого существа есть жизнь, и эта жизнь в конце концов заканчивается. Старение относится к биологическому старению. Это когда живые существа постепенно портятся в течение своей жизни. Организм постепенно теряет способность функционировать и справляться со стрессорами. Таким образом, он становится более уязвимым для болезней и дисфункций. На клеточном уровне клетка больше не делится, хотя может оставаться метаболически активной. Одна из естественных причин клеточного старения — укорочение теломер, приводящее к повреждению ДНК.И наоборот, некоторые живые существа считаются бессмертными , потому что они, кажется, обходят смерть. Примеры включают изменяющую возраст медузу Turritopsis doohmii , регенерирующих плоских червей и, казалось бы, неразрушимых тихоходок.
Неклеточная жизнь
Являются ли вирусы живыми существами? Этот вопрос так долго вызывал серьезные споры среди биологов. Некоторые считают вирусы живыми существами, поскольку они кажутся живыми , когда находятся внутри своего хозяина.Они обладают генетическим материалом, воспроизводятся и развиваются в результате естественного отбора. Однако другие не принимают их за живые существа, потому что они, по сути, мертвы вне своего хозяина. Вирусы не могут воспроизводиться самостоятельно.
Для этого они полагаются на механизмы клетки-хозяина. Таким образом, вирусы не являются абсолютно живыми или неживыми. Находясь вне своего хозяина, вирусы неактивны и кажутся неодушевленными. Находясь внутри своего хозяина, они становились активными, способными использовать структуры хозяйской клетки и реплицироваться.Вироиды — это еще одна группа, которая, по-видимому, ведет неклеточную жизнь. Они представляют собой инфекционные и патогенные короткие цепочки кольцевой одноцепочечной РНК.
Исследования
Изучение живых существ называется биологией (также называемой биологической наукой). Специалист в этой области называется биолог . Некоторые области биологических исследований включают морфологию, анатомию, цитологию, гистологию, физиологию, экологию, эволюцию, таксономию и патологию.

Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы узнали о живых существах.

См. Также
Ссылки
НАСА — Исследователи НАСА: Строительные блоки ДНК могут быть созданы в космосе . (2011, 1 января). Получено по ссылке
Ohtomo, Y., Kakegawa, T., Ishida, A., Nagase, T., & Rosing, M. T. (2013). Доказательства биогенного графита в метаосадочных породах Исуа раннего архея. Nature Geoscience, 7 (1), 25–28. Ссылка
История эволюции животных .(2000, 1 января).
Исследователи обнаружили, что Земля может быть домом для 1 триллиона видов. NSF — Национальный научный фонд. (2016, 1 января). Получено с https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=138446
Census of Marine Life. (2011, 24 августа). Сколько видов на Земле? По новой оценке, около 8,7 миллиона. Научный день . Получено по ссылке
Дополнительная литература
© Biology Online. Контент предоставлен и модерируется Biology Online Editors
Глава 5: Живая среда
РАЗНООБРАЗИЕ ЖИЗНИ
НАСЛЕДСТВО
ЯЧЕЙКИ
ВЗАИМОЗАВИСИМОСТЬ ЖИЗНИ
ПОТОК МАТЕРИИ И ЭНЕРГИЯ
ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ
Глава 5: ЖИЛАЯ СРЕДА

Люди давно интересовались живыми существами — сколько разных виды есть, какие они, где живут, как связаны друг к другу, и как они себя ведут.Ученые пытаются ответить на эти вопросы и многое другое об организмах, населяющих Землю. В частности, они пытаются разработать концепции, принципы и теории. которые позволяют людям лучше понимать среду обитания.
Живые организмы состоят из тех же компонентов, что и все другие материи, вовлекать в себя такие же преобразования энергии и двигаться используя те же основные виды сил.Таким образом, все физические принципы обсуждаемые в главе 4 «Физическая обстановка», применимы и к жизни. что касается звезд, капель дождя и телевизоров. Но живые организмы также обладают характеристиками, которые лучше всего можно понять через применение других принципов.
В этой главе предлагаются рекомендации по базовым знаниям о том, как живые существа функционируют и как они взаимодействуют друг с другом и их окружение.Глава посвящена шести основным темам: разнообразие жизни, что отражено в биологических характеристиках организмов Земли; передача наследственных характеристик от поколения к поколению; структура и функционирование клетки, основные строительные блоки всех организмов; взаимозависимость всех организмов и окружающей их среды; поток материи и энергии через грандиозные жизненные циклы; и как биологическая эволюция объясняет сходство и разнообразие жизни.
РАЗНООБРАЗИЕ ЖИЗНИ
Существуют миллионы различных типов отдельных организмов, которые населяют землю в любое время — некоторые очень похожи друг на друга, некоторые совсем другие. Биологи классифицируют организмы по иерархии групп и подгрупп на основе сходства и различий в их структуре и поведении.Одно из самых общих различий между организмами находится между растениями, которые напрямую получают свою энергию от солнечного света и животных, которые изначально потребляют высококалорийную пищу синтезируется растениями. Но не все организмы однозначно одно или Другие. Например, есть одноклеточные организмы без организованной ядра (бактерии), которые классифицируются как отдельная группа.
У животных и растений есть большое разнообразие строения тела, с разными общие конструкции и расположение внутренних частей для выполнения основные операции по приготовлению или поиску пищи, получение энергии и материалов из него, синтезируя новые материалы и воспроизводя. Когда ученые классифицируют организмы, они считают более актуальными детали анатомии чем поведение или общий вид. Например, из-за таких особенности как молочные железы и структура мозга, киты и летучие мыши классифицируются как более похожие, чем киты, и рыба или летучие мыши и птицы. В разной степени родства собаки классифицируются с рыбами как имеющие позвоночник, а коровы как имеющие волосы, а кошки — мясоеды.

Для организмов, размножающихся половым путем, вид включает все организмы. которые могут спариваться друг с другом, чтобы произвести плодородное потомство. Определение однако вид не является точным; на границах может быть сложно определиться с точной классификацией того или иного организма. Действительно, системы классификации не являются частью природы. Скорее это рамки создан биологами для описания огромного разнообразия организмов, предлагая отношения между живыми существами и создавая рамки исследования вопросов.
Разнообразие форм жизни на Земле очевидно не только из изучение анатомических и поведенческих сходств и различий между организмов, но также из изучения сходств и различий среди их молекул. Самые сложные молекулы, построенные в живых организмы представляют собой цепочки из более мелких молекул. Различные виды малых молекулы практически одинаковы во всех формах жизни, но конкретные последовательности компонентов, составляющих очень сложные молекулы, характерны данного вида.Например, молекулы ДНК представляют собой длинные цепи, соединяющие всего четыре вида более мелких молекул, точная последовательность которых кодирует генетическая информация. Близость или отдаленность отношений между организмами можно сделать вывод по степени, в которой их ДНК последовательности аналогичны. Родство организмов, выведенное из сходство в их молекулярной структуре близко соответствует классификации на основе анатомического сходства.
Сохранение разнообразия видов важно для человека. существа. Мы зависим от двух пищевых цепей, чтобы получать энергию и материалы. необходимо для жизни. Каждый начинается с микроскопических океанских растений и водорослей. и включает животных, которые питаются ими, и животных, которые питаются этими животные. Другой начинается с наземных растений и включает животных. которые питаются ими и так далее. Сложные взаимозависимости между виды служат для стабилизации этих пищевых сетей.Незначительные сбои в работе конкретное место, как правило, приводит к изменениям, которые в конечном итоге восстанавливают система. Но большие волнения живого населения или их окружающая среда может привести к необратимым изменениям в пищевых сетях. Сохранение разнообразия увеличивает вероятность того, что некоторые сорта будут иметь характеристики, подходящие для выживания в изменившихся условиях.
НАСЛЕДСТВО
Давно знакомое наблюдение: потомство очень похоже на их родители, но все же показывают некоторые различия: Потомки несколько различаются от родителей и друг от друга.На протяжении многих поколений эти различия могут накапливаться, поэтому организмы могут сильно отличаться внешность и поведение от своих далеких предков. Например, люди разводили своих домашних животных и растения, чтобы выбрать желаемые характеристики; результаты — современные сорта собак, кошек, крупного рогатого скота, мясо птицы, фрукты и зерна, которые заметно отличаются от их предки. Также наблюдались изменения — например, в зернах, — которые достаточно обширны, чтобы производить новые виды.На самом деле некоторые ветки потомков одного и того же родительского вида настолько отличаются от других что они больше не могут спариваться друг с другом.
Инструкции по развитию передаются от родителей к потомству в тысячах дискретных генов, каждый из которых теперь известен как сегмент молекулы ДНК. Потомство бесполых организмов (клонов) наследуют все гены родителей. При половом размножении растений и животных, специализированная клетка самки сливается со специализированной ячейка от мужчины.Каждая из этих половых клеток содержит непредсказуемый половина генетической информации родителей. Когда конкретная мужская клетка сливается с определенной женской клеткой во время оплодотворения, они образуют клетка с одним полным набором парной генетической информации, комбинация по одной половинке от каждого родителя. Когда оплодотворенная клетка размножается чтобы сформировать зародыш и, в конечном итоге, семя или зрелую особь, комбинированные наборы реплицируются в каждой новой ячейке.
Сортировка и комбинация генов в результатах полового размножения в большом количестве комбинаций генов в потомстве от двух родителей. Существуют миллионы различных возможных комбинаций генов в половина распределяется на каждую отдельную половую клетку, а также есть миллионы возможных комбинаций каждой из этих женщин и мужские половые клетки.
Однако новые сочетания генов — не единственный источник вариаций. в характеристиках организмов.Хотя генетические инструкции могут передаваться практически без изменений в течение многих тысяч поколений, иногда часть информации в ДНК клетки изменяется. Удаления, вставки или замены сегментов ДНК могут происходить спонтанно из-за случайных ошибок при копировании, или могут быть вызваны химическими веществами или радиация. Если мутировавший ген находится в половой клетке организма, копирует его можно передать потомству, став частью всего их клеток и, возможно, придавая потомству новые или измененные характеристики. Некоторые из этих измененных характеристик могут привести к увеличению способность организмов, у которых он есть, процветать и воспроизводиться, некоторые может снизить эту способность, а некоторые могут не иметь заметного эффекта.
ЯЧЕЙКИ
Все самовоспроизводящиеся формы жизни состоят из клеток — от одноклеточных. от бактерий до слонов, с их триллионами клеток.Хотя несколько гигантские клетки, такие как куриные яйца, можно увидеть невооруженным глазом, большинство клетки микроскопические. Именно на клеточном уровне многие из основных выполняются функции организмов: синтез белка, экстракция энергии из питательных веществ, репликации и так далее.
Все живые клетки имеют похожие типы сложных молекул, которые вовлечены в эти основные виды жизнедеятельности.Эти молекулы взаимодействуют в супе около 2/3 воды, окруженных мембраной, контролирующей что можно войти и уйти. В более сложных клетках некоторые из общих типы молекул организованы в структуры, которые выполняют те же основные функции более эффективно. В частности, ядро включает ДНК и белковый каркас помогает организовать операции. Кроме того к основным клеточным функциям, общим для всех клеток, большинство клеток в многоклеточные организмы выполняют некоторые особые функции, которые выполняют другие нет.Например, клетки железы выделяют гормоны, мышечные клетки сокращаются, а нервные клетки проводят электрические сигналы.
Молекулы клеток состоят из атомов небольшого числа элементов, в основном углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера. Углерод атомы из-за их небольшого размера и четырех доступных связывающих электронов, может соединяться с другими атомами углерода в цепях и кольцах с образованием больших и сложные молекулы.Большинство молекулярных взаимодействий в клетках происходят в водном растворе и требуют довольно узкого диапазона температур и кислотность. При низких температурах реакции идут слишком медленно, тогда как высокие температуры или экстремальная кислотность могут необратимо повредить структура белковых молекул. Даже небольшие изменения кислотности могут изменить молекулы и то, как они взаимодействуют. Как одноклеточные, так и многоклеточные у организмов есть молекулы, которые помогают поддерживать кислотность клеток внутри необходимый диапазон.
Работа ячейки осуществляется различными типами собираемые им молекулы, в основном белки. Молекулы белка длинные, Обычно складчатые цепи состоят из 20 различных молекул аминокислот. Функция каждого белка зависит от его конкретной аминокислотной последовательности. кислоты и форма, которую принимает цепочка в результате притяжения между частями цепи. Некоторые из собранных молекул помогают в репликации генетической информации, восстановлении клеточных структур, помощи другие молекулы, чтобы попасть в клетку или выйти из нее, и, как правило, в катализе и регулирование молекулярных взаимодействий.В специализированных камерах другие молекулы белка могут переносить кислород, вызывать сокращение, реагировать на внешние раздражители или предоставить материал для волос, ногтей и другого тела конструкции. В других клетках собранные молекулы могут экспортироваться. служить гормонами, антителами или пищеварительными ферментами.
Генетическая информация, закодированная в молекулах ДНК, содержит инструкции для сборки белковых молекул.Этот код практически такой же для всех форм жизни. Так, например, если ген из клетки человека помещается в бактерию, химический механизм бактерии будет следовать инструкциям гена и производить тот же белок, который будет производиться в клетках человека. Изменение даже одного атома в молекула ДНК, которая может быть индуцирована химическими веществами или радиацией, поэтому может изменить производимый белок.Такая мутация сегмента ДНК может не иметь большого значения, может фатально нарушить работа ячейки, или может изменить успешную операцию клетки в значительной степени (например, это может способствовать неконтролируемому репликация, как при раке).
Все клетки организма являются потомками одного оплодотворенного яйцеклетки и имеют ту же информацию о ДНК. Как последовательные поколения клеток образуются путем деления, небольшие различия в их непосредственном окружении заставляют их развиваться немного по-другому, активируя или деактивируя различные части информации ДНК.Более поздние поколения клеток еще больше различаются и в конечном итоге созревают в клетки как разные как железы, мышцы и нервные клетки.
Сложные взаимодействия между бесчисленными видами молекул в клетке может вызвать различные циклы деятельности, такие как рост и разделение. Контроль клеточных процессов происходит также извне: Cell на поведение могут влиять молекулы из других частей организма или от других организмов (например, гормонов и нейромедиаторов) которые прикрепляются к клеточной мембране или проходят через нее и влияют на скорость реакции между составляющими клетки.
ВЗАИМОЗАВИСИМОСТЬ ЖИЗНИ

Каждый вид прямо или косвенно связан с множеством других в экосистеме. Растения обеспечивают пищу, укрытие и гнездо сайты для других организмов. Со своей стороны, многие растения зависят от животные для помощи в размножении (например, пчелы опыляют цветы) и для определенных питательных веществ (например, минералов в продуктах жизнедеятельности животных).Все животные являются частью пищевых сетей, включая растения и животных. других видов (а иногда и того же вида). Хищник / жертва отношения обычны, с его орудиями нападения для хищников — зубами, клювы, когти, яд и т. д. — и его средства защиты от добычи — маскировка чтобы спрятаться, скорость, чтобы убежать, щиты или шипы, чтобы отразить, раздражает вещества для отражения. Некоторые виды очень сильно зависят от других. (например, панды или коалы могут есть только определенные виды деревьев).Некоторые виды настолько приспособились друг к другу, что ни один из них не мог выжить без другого (например, осы, гнездящиеся только в инжир и являются единственным насекомым, способным их опылять).
Между организмами существуют и другие отношения. Паразиты попадают питание от их организмов-хозяев, иногда с плохими последствиями для хозяев. Падальщики и разлагатели питаются только мертвыми животными. и растения.А некоторые организмы имеют взаимовыгодные отношения — ибо Например, пчелы, которые потягивают нектар из цветов и случайно несут пыльца от одного цветка к другому, или бактерии, которые живут в нашем кишечник и, кстати, синтезирует некоторые витамины и защищает слизистая оболочка кишечника от микробов.
Но взаимодействие живых организмов не происходит на пассивный экологический этап.Экосистемы формируются неживыми окружающая среда земли и воды — солнечная радиация, осадки, минеральные концентрации, температура и топография. В мире есть большое разнообразие физических условий, что создает большое разнообразие окружающей среды: пресноводные и океанические, леса, пустыни, луга, тундра, гора и многие другие. Во всех этих средах организмы использовать жизненно важные ресурсы земли, каждый ищет свою долю по-своему которые ограничены другими организмами.В каждой части жилого окружающая среда, различные организмы соперничают за пищу, пространство, свет, тепло, вода, воздух и укрытие. Связанные и колеблющиеся взаимодействия формы жизни и окружающая среда составляют единую экосистему; понимание любая его часть требует знания того, как эта часть взаимодействует с остальными.
Взаимозависимость организмов в экосистеме часто приводит к приблизительная стабильность на протяжении сотен или тысяч лет.Как один размножается, его сдерживают одна или несколько экологических факторы: истощение кормов или гнездовий, повышенный урон хищникам, или нашествие паразитов. Если стихийное бедствие, такое как наводнение или пожар происходит последовательное восстановление поврежденной экосистемы. этапов, что в конечном итоге приводит к системе, аналогичной исходной один.
Как и многие сложные системы, экосистемы склонны демонстрировать циклические колебания. около состояния приблизительного равновесия.Однако в конечном итоге экосистемы неизбежно изменяются при изменении климата или когда он сильно отличается новые виды появляются в результате миграции или эволюции (или вводятся преднамеренно или случайно людьми).
ПОТОК МАТЕРИИ И ЭНЕРГЕТИКА
Какими бы сложными ни были живые организмы, они все другие природные системы те же физические принципы сохранения и преобразование материи и энергии.За долгие промежутки времени материя и энергия преобразуются среди живых существ, а между их и физическая среда. В этих масштабных циклах общее количество материи и энергии остается постоянным, даже если их форма и расположение постоянно меняются.
Почти вся жизнь на Земле в конечном итоге поддерживается преобразованиями. энергии от солнца. Растения улавливают солнечную энергию и используют ее синтезировать сложные, богатые энергией молекулы (в основном сахара) из молекулы углекислого газа и воды.Эти синтезированные молекулы затем служить, прямо или косвенно, источником энергии для сами растения и, в конечном итоге, для всех животных и организмов-разлагателей (например, бактерии и грибки). Это пищевая сеть: организмы которые потребляют растения, получают энергию и материалы от разрушения вниз по молекулам растений, использовать их для синтеза собственных структур, а затем сами потребляются другими организмами.На каждом этапе в пищевой сети часть энергии накапливается во вновь синтезированных структурах а часть рассеивается в окружающую среду в виде тепла, выделяемого энергосберегающие химические процессы в клетках. Подобный энергетический цикл начинается в океанах с захвата солнечной энергии крошечными, растительные организмы. Каждый последующий этап пищевой сети фиксирует только малая часть содержания энергии организмов, которыми он питается на.
Элементы, из которых состоят молекулы живых существ, постоянно переработанный. Главными среди этих элементов являются углерод, кислород, водород, азот, сера, фосфор, кальций, натрий, калий и железо. Эти и другие элементы, в основном содержащиеся в богатых энергией молекулах, проходят по пищевой сети и в конечном итоге перерабатываются разложителями вернуться к минеральным питательным веществам, используемым растениями.Хотя часто быть локальными излишествами и дефицитами, ситуация по всей земле в том, что организмы умирают и разлагаются примерно с той же скоростью, что и то, в чем синтезируется новая жизнь. То есть общая жизнь биомасса остается примерно постоянной, существует циклический поток материалов от старой к новой жизни, и идет необратимый поток энергии из захваченного солнечного света в рассеянное тепло.
По-видимому, важное прерывание обычного потока энергии. произошло миллионы лет назад, когда рост наземных растений и морские организмы превзошли возможности деструкторов по их переработке. Накапливающиеся слои богатого энергией органического материала постепенно разрушались. превратились в уголь и нефть под давлением вышележащей земли. В энергия, хранящаяся в их молекулярной структуре, теперь мы можем высвободить путем сжигания, и наша современная цивилизация зависит от огромного количества энергии от такое ископаемое топливо извлекают из земли.Сжигая ископаемое топливо, мы наконец передаем большую часть накопленной энергии в окружающую среду как тепло. Мы также возвращаемся в атмосферу — в относительно очень короткое время — большое количество углекислого газа, которое было удаляется из него медленно, на протяжении миллионов лет.
Количество жизни, которое может выдержать любая среда, ограничено ее самые основные ресурсы: приток энергии, полезных ископаемых и воды.Устойчивый продуктивность экосистемы требует достаточного количества энергии для новых продуктов которые синтезируются (например, деревья и посевы), а также для вторичной переработки полностью остатки старого (мертвые листья, человеческие сточные воды и т. д.). Когда человеческие технологии вторгаются, материалы могут накапливаться как отходы это не перерабатывается. Когда притока ресурсов недостаточно, происходит ускоренное вымывание почвы, опустынивание или истощение минеральных запасов.
ЭВОЛЮЦИЯ ЖИЗНИ
Современные формы жизни на Земле, по-видимому, произошли от обычных предки, восходящие к простейшим одноклеточным организмам, почти четыре миллиарда лет назад. Современные идеи эволюции дают научный объяснение трех основных наборов наблюдаемых фактов о жизни на Земля: огромное количество различных форм жизни, которые мы видим вокруг нас, систематическое сходство в анатомии и молекулярной химии мы увидеть в этом разнообразии и последовательность изменений в окаменелостях найдены в последовательных слоях горных пород, которые были сформированы более чем миллиард лет.
С начала летописи окаменелостей многие новые формы жизни появились, и большинство старых форм исчезло. Многие прослеживаемые последовательность изменения анатомических форм, выведенная из эпохи горных пород слоев, убеждают ученых, что накопление отличий от одно поколение за другим привело в конечном итоге к появлению различных видов друг от друга, как бактерии от слонов.Молекулярные доказательства подтверждает анатомические свидетельства окаменелостей и предоставляет дополнительные подробно о последовательности, в которой разветвлялись различные линии спуска друг от друга.
Хотя подробности истории жизни на Земле все еще собранных вместе из комбинированных геологических, анатомических и молекулярных свидетельства, основные черты этой истории в целом согласны.В самом начале простые молекулы могли образовывать сложные молекулы. которые в конечном итоге превратились в клетки, способные к самовоспроизведению. Жизнь на Земле существует три миллиарда лет. До этого простой молекулы могли образовывать сложные органические молекулы, которые в конечном итоге сформированы в клетки, способные к самовоспроизведению. В течение первых двух миллиардов лет жизни существовали только микроорганизмы — некоторые из них очевидно, очень похожи на бактерии и водоросли, которые существуют сегодня.С участием развитие клеток с ядрами около миллиарда лет назад, там был большой рост скорости эволюции все более сложных, многоклеточные организмы. Скорость эволюции новых видов была неравномерно с тех пор, возможно, отражая разные темпы изменений в физической среде.
Центральным понятием теории эволюции является естественный отбор, который вытекает из трех хорошо установленных наблюдений: (1) Существует некоторые вариации наследственных характеристик внутри каждого вида организм, (2) некоторые из этих характеристик будут давать людям преимущество перед другими в дожитии до зрелости и воспроизводства, и (3) у этих особей будет больше потомства, которое сами будут с большей вероятностью, чем другие, выживать и воспроизводиться.Вероятный результат состоит в том, что в течение следующих друг за другом поколений пропорция лиц, унаследовавших дающие преимущества характеристики будет иметь тенденцию к увеличению.
Выбираемые характеристики могут включать детали биохимии, такие как как молекулярная структура гормонов или пищеварительных ферментов, и анатомическая особенности, которые в конечном итоге возникают в процессе развития организма, например, размер кости или длина меха.Они также могут включать более тонкие особенности, определяемые анатомией, такие как острота зрения или накачка работоспособность сердца. Биохимическим или анатомическим методом по выбору характеристики также могут влиять на поведение, например, плетение определенных форму сети, предпочитая определенные характеристики в партнере, или расположен к заботе о потомстве.
Новые наследственные характеристики могут быть результатом новых комбинаций родительские гены или их мутации.За исключением мутации ДНК в половых клетках организма, характеристики, возникающие в результате происшествия в течение жизни организма не могут быть биологически перешла к следующему поколению. Так, например, изменения в физическое лицо, вызванное использованием или неиспользованием структуры или функции, или изменениями в окружающей среде не могут быть обнародованы естественным отбором.
По самой своей природе естественный отбор может привести к появлению организмов с характеристиками, которые хорошо приспособлены к выживанию, в частности среды.Тем не менее, только случай, особенно в небольших группах населения, может приводят к распространению унаследованных характеристик, которые не имеют присущих выживание или репродуктивное преимущество или недостаток. Более того, когда изменяется среда (в этом смысле другие организмы также являются частью окружающей среды), преимущество или недостаток характеристик может меняться. Таким образом, естественный отбор не обязательно приводит к долгосрочному прогресс в заданном направлении.Эволюция опирается на то, что уже существует, так что чем больше разнообразия уже существует, тем больше может быть.
Продолжение естественного отбора над новыми характеристиками и в меняющихся условиях снова и снова для миллионов лет, произвела ряд разнообразных новых видов. Эволюция это не лестница, в которой все низшие формы заменены высшими формы, и люди, наконец, оказались на вершине как наиболее продвинутые разновидность.Скорее, это похоже на куст: много ветвей появилось давно; некоторые из этих ветвей вымерли; некоторые выжили, по-видимому, незначительные или нулевые изменения с течением времени; а некоторые неоднократно разветвлялись, иногда давая начало более сложным организмам.
Современная концепция эволюции обеспечивает объединяющий принцип для понимание истории жизни на земле, взаимоотношений между всеми живые существа и зависимость жизни от физической среды.Хотя до сих пор далеко не ясно, как работает эволюция в каждой детали, концепция настолько хорошо известна, что обеспечивает основу для организация большей части биологических знаний в связную картину.
живых существ — Студенты | Britannica Kids
Введение
Живые существа включают множество видов организмов, от растений, животных, грибов и водорослей, которые можно легко увидеть в природе, до множества крошечных существ, известных как простейшие, бактерии и археи, которых можно увидеть только в микроскоп. .Живые существа можно найти в любой среде обитания на Земле — на суше, в озерах, реках и океанах. Хотя все эти организмы сильно отличаются друг от друга, все они имеют две общие черты: все они произошли от одного древнего предка и все они живы.
Большинство ученых считают, что первый живой организм на Земле, вероятно, возник в течение миллиарда лет после образования Земли, которое произошло примерно 4,5 миллиарда лет назад. Это убеждение основано на свидетельствах из летописи окаменелостей.Ископаемые остатки микроорганизмов, напоминающих цианобактерии (группа микроорганизмов, ранее известная как сине-зеленые водоросли), были обнаружены в скалах возрастом примерно 3,5 миллиарда лет.
Ранняя Земля сильно отличалась от Земли сегодня. Атмосфера была богата водородом, что сыграло решающую роль в химических событиях, которые произошли позже. Согласно одной научной гипотезе, жидкие смеси элементов, важных для жизни, таких как углерод, азот, кислород и водород, были сконцентрированы в теплых бассейнах, купающихся в ультрафиолетовых лучах солнца.Из этой смеси химические элементы объединились в реакциях, которые становились все более сложными, образуя органические молекулы, такие как белки и нуклеиновые кислоты. Когда они объединились и рекомбинировали, эти молекулы в конечном итоге сформировали примитивную клетку, способную к самовоспроизводству. Затем в течение миллионов лет процесс естественного отбора помог эволюции одно- и многоклеточных организмов от древнего общего предка. ( См. Также адаптацию .)
Основные потребности живых существ
Все живые существа имеют определенные базовые потребности.Самая основная потребность живых существ — это вода; без этого жизненно важного ресурса жизнь не могла бы существовать. Вода необходима для многих химических реакций, протекающих в клетках. Он также помогает транспортировать питательные вещества и устранять отходы.
Все организмы нуждаются в питательных веществах для энергии, роста и восстановления. У каждого организма свой способ получения питательных веществ. Некоторые организмы, например животные и простейшие, получают питательные вещества с пищей. Растения и водоросли добывают себе пищу в процессе фотосинтеза.Грибы получают питательные вещества, разрушая и поглощая разлагающиеся органические вещества.
Воздух и свет также являются критическими потребностями для некоторых организмов. Воздух — основная потребность большинства живых существ, хотя некоторые виды микроорганизмов не переносят кислород. Для растений и других организмов, которые подвергаются фотосинтезу, свет является жизненно важным требованием.
Пространство — еще одна критическая основная потребность; организмы, такие как растения и грибы, прикрепленные к субстрату, нуждаются в определенном пространстве для роста и процветания.Животные и другие организмы, которые могут перемещаться, нуждаются в жизненном пространстве, а также в территории для поиска пищи и помощников.
Семь функций живых существ
Есть семь ключевых функций или процессов, необходимых для жизни. Чтобы быть классифицированным как живое существо, организм должен уметь делать все это.
Движение
Живые существа обладают способностью передвигаться без посторонней помощи. Движение может состоять из потока материала внутри организма или внешнего движения организма или его частей.
Чувствительность
Живые существа реагируют на окружающие условия. Например, зеленые растения растут навстречу солнечному свету, некоторые микроорганизмы сжимаются в крошечные шарики, когда к ним что-то прикасается, а люди моргают, когда свет падает им в глаза.
Дыхание
Все живые организмы должны быть способны высвобождать энергию, хранящуюся в молекулах пищи, посредством химического процесса, известного как клеточное дыхание. При аэробном дыхании кислород поглощается, а углекислый газ выделяется.У одноклеточных организмов обмен этими газами с окружающей средой происходит через клеточную мембрану организма. У многоклеточных организмов обмен газов с окружающей средой несколько сложнее и обычно включает в себя какой-либо тип органов, специально приспособленных для этой цели. Крупные многоклеточные животные, такие как птицы и млекопитающие, должны вдыхать кислород, который попадает в легкие и передается кровотоку по артериям тела. Артериальная система доставляет этот свежий кислород ко всем тканям и клеткам тела, где он обменивается на углекислый газ, продукт клеточных отходов, который должен быть доставлен обратно в легкие, чтобы организм мог его выдохнуть.Растения тоже дышат, но делают это через отверстия, называемые устьицами, которые находятся на нижней стороне их листьев. ( См. Также дыхательная система; система кровообращения.) Определенные типы бактерий и архей используют тип клеточного дыхания, называемый анаэробным дыханием, в котором роль кислорода выполняют другие реагенты. Анаэробное дыхание может использовать углекислый газ или нитрат, нитрит или сульфат-ионы, и это позволяет организму жить в окружающей среде без кислорода.
Питание
Живым существам для выживания требуется энергия. Энергия получается из питательных веществ или пищи. Зеленые растения, водоросли, а также некоторые археи и бактерии могут производить пищу из воды и углекислого газа посредством фотосинтеза. Растения, называемые бобовыми, могут вырабатывать белки, поглощая азот, обеспечиваемый бактериями, живущими в клубеньках в корнях растений. Животные, грибы, простейшие и многие археи и бактерии должны получать пищу из внешнего источника. Они делают это по-разному, и все они зависят от физических адаптаций организма.Некоторые животные, например, млекопитающие, кусают пищу зубами; некоторые насекомые всасывают нектар из цветов. Многие виды простейших и бактерий получают питательные вещества через мембраны, покрывающие их тела.
Независимо от того, как питательные вещества добываются или, в случае автотрофных организмов, производятся, физическое состояние организма будет определять, как питательные вещества используются. Некоторые из питательных веществ можно использовать для структурного ремонта, то есть превратить в живой материал, такой как кости, зубы, чешую или дерево.Некоторая часть питательных веществ может использоваться для получения энергии, необходимой организму для функционирования. Это можно сравнить с процессом, в котором двигатель сжигает нефть или уголь и получает энергию для движения поезда. Но учтите, что двигатель не использует уголь или масло для увеличения размеров или ремонта деталей, как живые существа делают с едой.
Growth
Снежки будут увеличиваться в размерах, когда они катятся по снегу, а кристаллы соли будут расти в соленой воде по мере ее испарения. Хотя эти безжизненные объекты становятся больше, они не растут так, как живые существа.Живые существа растут, создавая новые детали и материалы и меняя старые. Это случается, когда семя превращается в растение, а цыпленок превращается в курицу. По мере роста люди добавляют новые структуры, например зубы, и изменяют пропорции других.
Особый вид наростов лечит травмы. Кусты и деревья лечат травмы, покрывая их корой и добавляя новые слои древесины. У крабов появляются новые ноги, когда теряются старые. Люди могут лечить порезы кожи и лечить сломанные кости.
Размножение
При размножении живые существа создают новые живые существа.Это верно даже для простейших микроорганизмов, которые могут размножаться, просто разделившись на две части. Каждая новая часть может двигаться, питаться, расти и выполнять другие жизненные функции. Этот тип размножения называется бесполым, потому что он может осуществляться без партнера по спариванию. Помимо полового размножения, существуют и другие формы бесполого размножения, для которых необходим партнер. Бесполое размножение чаще всего встречается у так называемых низших организмов, таких как бактерии и некоторые виды простейших и грибов.Их называют «низшими» не потому, что они неважны или просты, а потому, что они эволюционировали раньше сложных «высших» организмов, таких как позвоночные. Например, млекопитающим и птицам требуется партнер для размножения. Однако некоторые высшие организмы способны размножаться бесполым путем; некоторые растения являются примером этого, как и некоторые рептилии.
Экскреция
Все живые организмы производят отходы жизнедеятельности. Многие отходы поступают из продуктов питания.Остальное производится движением, ростом и другими жизненными функциями. Если бы эти отходы оставались в живых существах, они вскоре стали бы причиной болезней и смерти. Таким образом, живые существа должны иметь возможность избавляться от отходов. Процесс, который выводит продукты жизнедеятельности из организма, называется экскрецией.
Клетки образуют живые существа
Encyclopædia Britannica, Inc.
Клетки — это строительные блоки живого мира. Такие разнообразные живые существа, как бактерии, археи, водоросли, грибы, простейшие, животные и растения, состоят из одной или нескольких клеток.Клетки состоят из компонентов, которые помогают живым существам питаться, дышать, выводить отходы и выполнять все необходимые жизненные функции. Компоненты организованы, что означает, что они подходят и работают вместе. По этой причине живые существа называются организмами.
Активность клеток контролируется генетическим материалом клетки — ее ДНК. У некоторых типов организмов, называемых эукариотами, ДНК содержится в мембраносвязанной структуре, называемой ядром. Термин эукариот происходит от греческого eu (истинный) и карион (ядро.В эукариотических клетках наиболее специализированные задачи, такие как получение энергии из молекул пищи и производство материала для роста клеток, выполняются внутри ряда замкнутых тел, называемых органеллами. Многие микроорганизмы, а именно бактерии и археи, состоят из одной клетки, лишенной этой сложной структуры, и их ДНК не содержится в отдельном ядре. Эти организмы называются прокариотами, от греческого pro (ранее) и karyon .
Считается, что прокариотические организмы развились до эукариот.Прокариотические организмы, такие как цианобактерии, могут фотосинтезировать пищу; их пищевой хлорофилл рассеивается по клетке. У эукариотических фотосинтезирующих организмов, таких как растения и водоросли, хлорофилл содержится в хлоропластах. Гетеротрофные бактерии не имеют ни ядер, ни хлоропластов и должны получать пищу от других организмов.
Когда-то ученые считали прокариотические организмы простейшими организмами. Потом были обнаружены вирусы. Вирус — это очень маленькая инфекционная частица, состоящая из ядра нуклеиновой кислоты и белковой капсулы.Вирусы несут ответственность за многие болезни растений и животных, а некоторые даже заражают бактерии и археи. Вирус сам по себе не является клеткой, но он требует, чтобы клетка живого организма воспроизводилась или реплицировалась. Нуклеиновая кислота внутри вирусной капсулы несет генетическую информацию, необходимую для репликации вируса. Однако этого недостаточно для репликации — вирусу для размножения необходимы химические строительные блоки и энергия, содержащиеся в живых клетках. Когда вирус отсутствует в живой клетке, он не может реплицироваться, хотя может оставаться жизнеспособным в течение некоторого времени.Ученые до сих пор не согласны с тем, что вирусы на самом деле являются живыми существами, поскольку эти существа не могут поддерживать жизнь сами по себе.
Жизнь в одноклеточном организме
Encyclopædia Britannica, Inc.
Есть много видов одноклеточных организмов, которые не являются прокариотами. Некоторые из этих одноклеточных эукариот выглядят как тапочки, вазы или шары, а некоторые даже имеют более одного ядра. Многие плавают, размахивая жгутиком — похожей на плеть структурой. Другие используют волосовидные структуры, которые называются ресничками.У одного вида есть рот и кольцо движущихся «волосков», которые приносят пищу. У него также есть стержень, который может растягиваться или свертываться и уводить клетку от опасности.
Хорошо известным примером одноклеточного эукариота является амеба, простейшее, обитающее в пресноводных прудах. Для невооруженного глаза это выглядит как молочное пятнышко, но микроскоп показывает, что «тело» простейших состоит в основном из желеобразного вещества, называемого цитоплазмой, которая содержит ядро и ряд специализированных структур, называемых органеллами.Поверхность клетки амебы представляет собой прозрачную прочную мембрану, которая покрывает и защищает цитоплазму клетки. Клеточная мембрана гибкая и позволяет амебе изменять форму по мере того, как цитоплазма течет внутри клетки. Поступая таким образом, амеба может двигаться за едой. Он поглощает частицу пищи, окружая ее и заключая в каплю, называемую вакуолью. Поглощая пищу, он растет. Со временем он делится, и каждая половина занимает свою долю цитоплазмы. Две половинки амебы становятся двумя новыми амебами.
Другой пример жизни в одиночной эукариотической клетке можно увидеть в крошечных зеленых водорослях, известных как Protococcus . Слои этих водорослей могут образовывать зеленую пену на влажных деревьях, камнях и кирпичных стенах. Как и у амебы, каждая клетка Protococcus содержит цитоплазму и ядро, а также многочисленные органеллы. Клетка покрыта мембраной. Ядро контролирует жизнь клетки и со временем делится для размножения. Внутри клетки находится хлоропласт, относительно большая органелла, заполненная зернами хлорофилла.Используя энергию солнечного света, эти зерна производят пищу для водорослей из воды и углекислого газа. Поскольку водоросль может производить пищу таким образом, ей не нужно двигаться, как амебе. Поэтому у него может быть жесткая защитная стенка из прозрачного слоя целлюлозы. Эти два вещества, хлорофилл и целлюлоза, также содержатся в растениях.
Многоклеточные организмы
Encyclopædia Britannica, Inc. Энциклопедия Britannica, Inc.
Растения и животные намного крупнее вирусов и микроорганизмов.К тому же они слишком велики, чтобы их могла образовать одна ячейка. Следовательно, они состоят из множества клеток, которые живут и работают вместе.
Некоторые из простейших многоклеточных организмов — это водоросли, обитающие в прудах и ручьях. Каждая водоросль состоит из цепочки клеток, плавающих в воде. Большинство ячеек в цепочке похожи, но нижняя, называемая фиксатором, отличается. Это долго и тяжело. Его основание держится за камни или куски дерева, чтобы водоросли не уплыли.
Морской салат, другой вид многоклеточных водорослей, также обладает фиксирующим действием.Остальная часть растения содержит коробчатые клетки, расположенные в два слоя. Эти слои покрыты и защищены двумя листами очень прочной прозрачной целлюлозы.
Деревья, сорняки и большинство других знакомых нам наземных растений содержат намного больше клеток, чем морской салат, и являются гораздо более сложными. Их клетки образуют такие органы, как корни, стебли, листья и цветы. Для образования этих сложных растений необходимы миллионы отдельных клеток.
Никакие животные не состоят просто из клеток, расположенных в два плоских слоя, как морской салат.Но тело живущего в пруду животного под названием Hydra состоит всего из двух слоев клеток, расположенных в трубке. Нижняя часть трубки закрыта, но ее верхняя часть содержит горловину. Тонкие ответвления трубки образуют щупальца, которые ловят пищу и кладут ее в рот.
Огромное количество клеток самых разных видов образуют тела таких существ, как насекомые, рыбы и млекопитающие. Подобные клетки, которые работают вместе, составляют ткани. Ткани, которые работают вместе, образуют органы. Например, сердце собаки — это орган, состоящий из мышечной ткани, нервной ткани, соединительной ткани и покровной ткани.Их питает другая ткань — кровь. Все эти ткани работают вместе, когда сердце собаки сокращается.
Контролируются части сложных организмов
Части многоклеточного организма контролируются таким образом, что они работают вместе. У растений контроль осуществляется химическими веществами, называемыми гормонами. Они переходят прямо из камеры в камеру или переносятся в соке. Например, когда что-то касается чувствительного растения, затронутые клетки производят гормон, который поступает в бесчисленное количество других клеток, заставляя их терять воду и разрушаться.По мере того, как клетка за клеткой делают это, листья начинают опадать. Они не будут распространяться снова, пока действие гормонов не будет потеряно.
У многоклеточных животных гормоны регулируют рост, поддерживают мышцы в тонусе и выполняют множество аналогичных задач. Другой контроль осуществляется нервными клетками с помощью импульсов к различным частям тела и от них. Эти импульсы могут указывать на то, что что-то видели, чувствовали или слышали. Они также заставляют мышечные клетки сокращаться или расслабляться, так что животные могут бегать, лежать, ловить пищу и делать множество других вещей.Нервные клетки могут даже передавать импульсы, стимулирующие выработку гормонов.
Специализированные живые существа
Одноклеточные организмы могут иметь особые части, такие как жгутики или реснички, которые используются при плавании, а также для создания течений, доставляющих пищу. Пища проглатывается через структуру, похожую на рот, и переваривается в каплях, называемых вакуолями, которые циркулируют по клеточной цитоплазме. Специальные волокна, которые работают как нервы, контролируют реснички и жгутики.Некоторые одноклеточные организмы даже обладают специальными фоторецепторами, которые иногда называют глазными пятнами, которые реагируют на свет.
Эти структуры называются специализированными, потому что каждая из них выполняет свою роль в жизненной работе. У многоклеточных организмов есть ткани и органы, которые еще более специализированы. Корни, листья, цветы, глаза и мозг — примеры органов, выполняющих специализированную работу.
Специализация распространяется от частей до целых живых существ. Например, кактусы могут хорошо жить только в засушливых регионах, но рогоз должен расти во влажных местах.Селедка плавает у поверхности моря, но глубоководная рыба-удильщик живет на дне. Некоторые гусеницы поедают только один вид листа.
Эта специализация целых организмов называется адаптацией. Каждое живое существо приспособлено к своему окружению — к морю, пресной воде, суше или даже к жизни в других организмах или на них. За 3,5 миллиарда лет, прошедших с тех пор, как на Земле появились живые существа, организмы адаптировались ко всем видам условий в процессе, известном как эволюция путем естественного отбора.Сегодня существуют миллионы различных комбинаций организмов и окружающей среды.
Атомы в живых молекулах
Encyclopædia Britannica, Inc.
Когда атомы, основные единицы химических элементов, объединяются в химические соединения, они образуют молекулы. У организмов есть много разных типов молекул, от воды и простых солей до сложных молекул, таких как углеводы, жиры, белки и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Один белок, называемый гемоглобином, переносит кислород в кровь и делает кровь красной.Гемоглобин содержит атомы шести различных элементов: углерода, водорода, кислорода, азота, серы и железа.
Сложность молекул в живых существах стала возможной благодаря углероду, который можно назвать каркасным элементом. Из-за своей структуры углерод может связывать различные виды атомов в различных пропорциях и расположении. Атомы углерода также соединяются друг с другом в длинные цепочки и другие массивы, образуя одни из самых сложных соединений, известных химии.
Три других обычно встречающихся элемента, кислород, водород и азот, также важны в структуре и функциях живых существ.Например, в организме человека эти элементы вместе с углеродом составляют около 96% веса тела. Кислород и водород очень важны в процессах организма, которые получают и используют энергию из пищи. Вода, соединение кислорода и водорода, играет очень важную роль в жизненных процессах. Большое количество азота содержится в белке или соединениях для построения тела. Азот также содержится в древесине и в веществе под названием хитин, которое образует панцири ракообразных, насекомых, червей и других подобных существ.
Фосфор — важный элемент, незаменимый для живых существ. Он является частью многих незаменимых молекул, таких как аденозинтрифосфат (АТФ), который играет ключевую роль в передаче энергии, и нуклеиновые кислоты, такие как ДНК, которые несут генетическую информацию, необходимую для передачи наследственных признаков. Фосфор является важным компонентом костей и хрящей позвоночных и экзоскелетов некоторых беспозвоночных.
Как водоросли и растения добывают пищу
Как мы узнали, все живые существа получают пищу одним из двух способов: они готовят ее или получают в готовом виде.Одноклеточная водоросль Protococcus использует оба метода. Он использует фотосинтез для производства пищи из воды и углекислого газа. Для этого процесса требуется энергия, которую он получает от солнечного света. После нескольких этапов в процессе приготовления пищи образуется своего рода сахар, называемый глюкозой. Этот сахар является основным питательным веществом, необходимым для получения энергии всеми живыми клетками.
Protococcus может использовать молекулы глюкозы почти так же быстро, как и они. Он также может превратить их в крахмал или капли масла, которые он хранит для использования, когда не может получить солнечный свет.Наконец, Protococcus может объединять атомы глюкозы с некоторыми готовыми пищевыми комбинациями в растворенных минералах. Таким образом он накапливает протоплазму и целлюлозу.
Растения также производят глюкозу посредством фотосинтеза. Однако при этом они используют множество различных клеток, тканей и органов, таких как листья, корни и каналы, несущие сок в стебле.
Как животные добывают пищу
Хотя многие животные зеленые, животные не содержат хлорофилла.Поэтому они не могут приготовить пищу из углекислого газа и воды. Это означает, что животные должны получать пищу от других организмов, таких как растения или другие животные.
Подобно растениям и водорослям, животные используют пищу для производства различных веществ после того, как они ее съели. Животные используют эти вещества для получения энергии. Они могут превращать сладкую пищу в крахмал, называемый гликогеном, и хранить его в печени, где он готов к употреблению, когда это необходимо. Когда они едят больше, чем им нужно, они могут откладывать лишнюю пищу в виде жира.
Получение энергии из продуктов питания
Когда растения производят глюкозу из воды и углекислого газа, некоторые атомы кислорода выделяются из объединенных материалов. Больше кислорода теряется, когда глюкоза превращается в обычный сахар, крахмал, жир или другие пищевые вещества. По мере удаления кислорода в преобразованных молекулах накапливается энергия.
Накопленная энергия позже может быть получена клетками посредством процесса, который по сути является обратным процессом, называемым окислением. В сложной серии шагов кислород соединяется с молекулами пищи, которые превращаются в более простые вещества и отдают энергию.Если происходит полное окисление, пища снова становится водой и углекислым газом и теряет всю накопленную энергию. Часть этой энергии теряется, но большая часть остается доступной клетке для выполнения жизненных функций.
Некоторые организмы, особенно микроорганизмы, могут жить в окружающей среде с низким содержанием кислорода или без него. Эти организмы также получают энергию с помощью химических процессов, которые превращают пищу в более простые соединения. В одном из таких процессов, называемых алкогольным брожением, пища теряет накопленную энергию и превращается в этанол (форма спирта) и углекислый газ.Например, алкогольная ферментация дрожжевыми организмами в хлебном тесте превращает сахар в спирт и углекислый газ. Из-за углекислого газа тесто поднимается, а спирт испаряется во время выпечки хлеба.
Перенос пищи и кислорода
Одноклеточные организмы, такие как Protococcus , получают пищевые вещества и энергию через свою клеточную стенку. У многоклеточных растений каждая клетка также обменивается веществами через свою стенку. Чтобы обеспечить то, что нужно каждой клетке, и вывести отходы, растение использует жидкость, называемую соком, которая проходит через специализированные клетки в растении.Более крупные многоклеточные животные обеспечивают потребности своих клеток циркулирующими жидкостями, называемыми кровью и лимфой. Кровь несет кислород, необходимый для высвобождения энергии из пищи, и уносит углекислый газ и воду, образующиеся в результате клеточных процессов. Лимфа — это жидкость, которая циркулирует по собственной системе в организме, играет важную роль в иммунной системе, а также помогает крови избавляться от отходов тканей. ( См. Также система кровообращения; лимфатическая система.)
Классификация живых существ
Encyclopædia Britannica, Inc.
По оценкам некоторых ученых, на Земле насчитывается около 14 миллионов видов, хотя идентифицировано только около 1,9 миллиона. На протяжении веков ученые разделили живые существа на два царства — растения и животных. Большинство организмов, относящихся к царству растений, содержат хлорофилл и целлюлозу. Царство животных состояло из видов, которым не хватало хлорофилла или целлюлозы. Эта классификационная система была формализована в 18 веке биологом Каролом Линнеем.
Система Линнея была основана на сходстве в строении тела и была завершена более чем за сто лет до работ Чарльза Дарвина, теория эволюции которого показала, что сходства и различия организмов можно рассматривать как продукт эволюции. путем естественного отбора. По мере того, как биологи в 20-м веке узнавали больше о микроорганизмах и грибах, они осознавали необходимость другой системы классификации, которая основывалась бы на эволюционных отношениях между организмами.Система пяти королевств начала применяться в 1970-х годах, когда грибы были разделены на их собственное царство. Он также создал царство под названием Монера для всех прокариот и царство под названием Протиста для всех эукариот, которые не принадлежали к царствам растений, животных или грибов.
Однако в конце 1970-х группа ученых определила существование ранее неизвестной формы жизни. Используя молекулярную технологию для изучения эволюционных взаимоотношений между несколькими группами прокариот, исследователи отметили, что одна группа имела явные различия в своем генетическом коде, которые отличали ее от других прокариот.Эти открытия в конечном итоге привели к значительным изменениям в классификации живых существ, потому что эти организмы, теперь называемые археями, стали признаны большинством биологов как одна из трех отдельных ветвей жизни, которые сформировались на раннем этапе развития жизни на Земле. Три ветви, называемые доменами, — это археи, бактерии и эукарии. Домен Eukarya охватывает всех эукариот, а именно простейших, грибов, растений и животных.
Бактерии
Британская энциклопедия, Inc.
Бактерии — это одноклеточные прокариоты (организмы без отдельных ядер или органелл). Практически все бактерии имеют жесткую клеточную стенку, которая содержит вещество, называемое пептидогликаном. Типичные формы клеток бактерий включают сферы, стержни и спирали. У некоторых бактерий есть жгутики, которые они используют для передвижения. На основании генетических исследований эксперты полагают, что может существовать около 1 миллиона видов бактерий, из которых идентифицировано лишь около 4000.
Как группа, бактерии очень разнообразны.Некоторые бактерии являются аэробными, а другие — анаэробными. Некоторые из них, например пурпурные бактерии и цианобактерии, содержат хлорофилл и поэтому могут сами готовить себе пищу. Пурпурные бактерии плавают с помощью жгутиков. Хотя они являются фотосинтезирующими, содержащиеся в них зеленоватые частицы представляют собой другую форму хлорофилла, чем та, которая содержится в других фотосинтезирующих организмах. Цианобактерии не имеют жгутиков и часто живут вместе цепочками или группами, покрытыми желеобразным веществом. Они содержат настоящий хлорофилл и поэтому являются автотрофными.Однако при определенных условиях они также могут принимать пищу из других источников. Большинство бактерий гетеротрофны, в том числе важная группа бактерий, которые разлагают материю мертвых организмов. Другие важные группы бактерий включают болезнетворные бактерии и бактерии, которые превращают азот в воздухе в соединения, которые могут использовать растения.
Археи
Археи, как и бактерии, являются одноклеточными прокариотами, и их внешний вид похож на бактерии.Тем не менее, они отличаются от бактерий генетически, а также по структурным компонентам и биохимии. Например, клеточная стенка архей не содержит пептидогликан, а процесс обработки ДНК архей более сложен. Хотя большое количество архей обитает в самых разных средах обитания, в том числе в океанах и в почве, примечательной особенностью некоторых видов является то, что они могут процветать в средах, смертельно опасных для других видов организмов.
Многие археи населяют глубокие жерла на дне океана или горячие источники, где температура намного превышает 200 ° F (93 ° C). Pyrococcus woesei — яркий тому пример. Он растет при температуре выше 212 ° F (100 ° C). Другие такие экстремофильные виды архей живут в бассейнах с очень кислой или соленой водой. Археи, известные как метаногены, живут в таких средах, как болотная грязь или в рубцах коров, где нет кислорода. Они поглощают углекислый газ и водород из окружающей среды и производят метан в качестве побочного продукта своего метаболизма.
В некотором смысле эти среды обитания напоминают некоторые из ранних условий на Земле, такие как источники с кипящей горячей водой и атмосфера, лишенная кислорода.Способность архей процветать в таких экстремальных условиях предполагает, что они давно адаптировались к ним, а структура генетического кода архей предполагает, что эти организмы, вероятно, были одними из самых ранних форм жизни на Земле. В другом сравнении с бактериями некоторые археи, как и некоторые бактерии, способны делать азот в атмосфере доступным для растений. В отличие от бактерий, не было обнаружено ни одного вида архей, который использовал бы хлорофилл для фотосинтеза, и ни одного архея, вызывающего заболевания у людей.
Архей сложно идентифицировать и изучать, потому что большинство из них невозможно выращивать в лабораторных условиях. Однако достижения в методах ДНК позволяют анализировать непосредственно материал из окружающей среды для идентификации ДНК и РНК архей и других микроорганизмов, населяющих образец.
Протисты
Протисты — очень разнообразная группа одноклеточных организмов, которые являются эукариотами, то есть имеют истинное ядро и органеллы, и не считаются принадлежащими к царству животных, растений или грибов.Они могут жить поодиночке или группами, называемыми колониями, и могут быть автотрофными или гетеротрофными. Согласно классификации пяти царств, протисты составляли Королевство протистов, и в рамках трехдоменной системы большинство биологов продолжали использовать эту классификацию. Однако успехи в сравнении генетической информации от многих видов протистов показали, что для их классификации могут потребоваться новые царства, и исследователи стремились охарактеризовать их. По оценкам, на Земле существует около 600 000 видов протистов, но описана лишь небольшая часть из них — примерно 80 000.
Многие протисты обитают в океанах или пресных водах. Простейшие обычно делятся на простейших животных, большинство из которых гетеротрофны; автотрофные водоросли, похожие на растения; и грибковые формы слизи и водяные формы, являющиеся сапрофагами. К наиболее изученным протистам относятся эвгленоиды, парамеции и диатомовые водоросли. У некоторых простейших есть жгутики или реснички, которые помогают им перемещаться по окружающей среде. Это помогает им ловить пищу и уклоняться от хищников. Простейшие, такие как эвгленоиды, содержат хлорофилл и могут производить глюкозу посредством фотосинтеза, хотя они также могут захватывать пищу из внешних источников при определенных условиях.Зеленые водоросли, как обсуждалось ранее, также являются автотрофными и производят пищу посредством фотосинтеза. Ряд протистов вызывают серьезные заболевания. Жгутиковый протист Trypanosoma вызывает у людей африканскую сонную болезнь, в то время как конкретный вид амебы вызывает форму дизентерии.
Грибы
Царство грибов состоит из самых разнообразных групп организмов, от дрожжей до плесени и мучнистой росы до грибов и поганок. Гриб классифицируется как гетеротрофный эукариотический организм с клеточными стенками.К тому же все грибы многоклеточные. Наличие клеточных стенок у этих организмов вдохновило биологов на долгие годы отнести их к растениям. Однако грибы обладают многими чертами, которых нет у растений. В грибах отсутствует хлорофилл и хлоропласты; они не могут синтезировать свою собственную пищу, а скорее должны зависеть от других организмов для питания. Многие грибы делают это посредством симбиотических отношений с другими организмами. ( См. Также лишайник ). Подобно животным, грибы должны переваривать пищу, прежде чем поглощать ее, но в отличие от животных, грибы переваривают пищу вне своего тела.Для этого грибы выделяют ферменты в свое непосредственное окружение; эти ферменты разлагают или расщепляют пищу на небольшие молекулы, которые затем поглощаются грибами. По научным оценкам, на Земле существует около 1,5 миллиона видов грибов, хотя известно только 80 000 видов.
Растения
Растения являются многоклеточными эукариотическими организмами и классифицируются в Kingdom Plantae. Представители царства растений варьируются от простых зеленых лоз и мха до огромных сложных деревьев, таких как секвойи.Биологи считают, что существует около 300 000 видов растений. Примерно 10 процентов из них не были идентифицированы, и эксперты полагают, что большинство из них существует в тропических лесах.
Практически все растения содержат хлорофилл и являются автотрофами. У некоторых растений есть сосуды, то есть у них есть специализированные ткани, которые переносят воду и питательные вещества ко всем частям растения. Сосудистые растения включают цветковые растения, деревья и наиболее известные наземные растения. Остальные растения несосудистые; у них отсутствуют корни, стебли и листья, и они обычно водные.Некоторые наземные растения, в том числе мхи и печеночники, также не являются сосудистыми. Наземные несосудистые растения обычно имеют небольшие размеры. Отсутствие сосудистой системы ограничивает количество питательных веществ, которые могут транспортироваться ко всем их клеткам. Некоторые виды растений, такие как повилика и индийская трубка, являются нефотосинтетическими паразитами, а некоторые другие, такие как мухоловка Венеры, фотосинтезируют, но плотоядны — они улавливают насекомых как источник азота и минералов.
Животные
Организмы, классифицированные в Королевстве Животных, являются многоклеточными эукариотами.Поскольку в их клетках отсутствует хлорофилл, все животные являются гетеротрофами. В их теле есть разные типы тканей, и они обычно могут свободно перемещаться. Животных иногда называют многоклеточными, что отличает их от простейших, которые являются одноклеточными.
Животных можно разделить на две основные группы: беспозвоночные и позвоночные. У беспозвоночных, таких как насекомые, морские звезды (морские звезды) и черви, отсутствует позвоночник. Ткани тела многих беспозвоночных поддерживаются некоторой внешней структурой, называемой экзоскелетом.У позвоночных есть позвоночник. Животные, отнесенные к категории позвоночных, включают рыбу; земноводные, такие как лягушки и саламандры; рептилии, такие как змеи и ящерицы; птицы; и млекопитающие, такие как собаки, коровы, лошади, обезьяны и люди.
Животный мир — самое большое царство эукариот. Эксперты считают, что сегодня обитает более 10 миллионов видов животных; из них идентифицировано только около 1,3 миллиона видов. Самая большая группа в животном мире — насекомые.Может существовать около 8 миллионов видов насекомых, но только около одного миллиона были идентифицированы или описаны. Наиболее известными из групп животных являются птицы и млекопитающие, из которых идентифицировано примерно 10 000 и 4500 видов соответственно.
3. Энергия в биологических процессах
Обучение энергии в биологических процессах поддерживается 6 ключевыми концепциями:
3.1 Солнце является основным источником энергии для организмов и экосистем, частью которых они являются.Такие производители, как растения, водоросли и цианобактерии, используют энергию солнечного света для производства органических веществ из углекислого газа и воды. Это устанавливает начало потока энергии почти через все пищевые сети.
3.2 Пища — это биотопливо, используемое организмами для получения энергии для внутренних жизненных процессов. Пища состоит из молекул, которые служат топливом и строительным материалом для всех организмов, поскольку энергия, хранящаяся в молекулах, высвобождается и используется. Распад молекул пищи позволяет клеткам накапливать энергию в новых молекулах, которые используются для выполнения многих функций клетки и, следовательно, организма.
3.3 Энергия, доступная для полезной работы, уменьшается по мере ее передачи от организма к организму. Химические элементы, из которых состоят молекулы живых существ, проходят через пищевые цепи и соединяются и рекомбинируются по-разному. На каждом уровне пищевой цепи часть энергии накапливается во вновь созданных химических структурах, но большая часть рассеивается в окружающей среде. Постоянное поступление энергии, в основном солнечного света, поддерживает процесс.
3.4 Энергия течет через пищевые цепи в одном направлении от производителей к потребителям и разлагателям.Организм, который ест на более низком уровне пищевой цепи, более энергоэффективен, чем тот, который ест на более высоком уровне пищевой цепи. Производители поедания — это самый низкий и, следовательно, самый энергоэффективный уровень, на котором животное может есть.
3.5 На экосистемы влияют изменения в доступности энергии и вещества. Количество и вид доступной энергии и вещества ограничивают распространение и численность организмов в экосистеме, а также способность экосистемы перерабатывать материалы.
3.6 Люди являются частью экосистем Земли и влияют на поток энергии через эти системы.Люди изменяют энергетический баланс экосистем Земли с возрастающей скоростью. Изменения происходят, например, в результате изменений в технологиях сельского хозяйства и пищевой промышленности, потребительских привычках и численности населения.
Энергия Солнца питает жизнь на Земле
Постоянное поступление энергии, в основном солнечного света, поддерживает жизненный процесс. Солнечный свет позволяет растениям, водорослям и цианобактериям использовать фотосинтез для преобразования углекислого газа и воды в органические соединения, такие как углеводы.Этот процесс является основным источником органического материала в биосфере. Есть несколько исключений из этого, например, экосистемы, живущие вокруг гидротермальных источников на дне океана, которые получают свою энергию от химических соединений, таких как метан и сероводород. В любом случае общая продуктивность экосистемы контролируется общей доступной энергией.
Энергия течет через все живое на Земле
Схема пищевой цепи водоплавающих птиц Чесапикского залива.Изображение из Геологической службы США.
Происхождение: Изображение из Геологической службы США
Повторное использование: Этот элемент находится в общественном достоянии и может использоваться повторно без ограничений.
Пищевые сети показывают, как энергия движется по системе. Растения используют энергию Солнца для создания органического вещества. Затем растения поедают первичные потребители, которые, в свою очередь, едят вторичные потребители, и так далее. На каждом шаге энергия, которая изначально была испущена Солнцем, потребляется, но эта энергия также рассеивается с каждым шагом.Животные используют 90% энергии, содержащейся в еде, которую они едят, для своей нормальной деятельности. Таким образом, следующему потребителю остается только 10% первоначальной энергии. По мере продвижения вверх эффективность пищевой цепочки снижается. (Узнайте больше о передаче энергии в пищевой цепочке.)
Это также указывает на важный фактор в распределении энергии в продуктах питания человека. Употребление в пищу производителей (растений) в нижней части пищевой цепочки — самый эффективный способ для людей получить энергию для жизни.Это имеет значение для людей, поскольку мы стремимся обеспечить достаточное питание растущего населения.
Эти идеи также раскрывают происхождение органических веществ, которые впоследствии могут стать ископаемыми видами топлива. Первоначальным источником энергии в ископаемом топливе является солнечный свет, питающий фотосинтез. Нефть и природный газ поступают из фотосинтетического планктона, который сохраняется в отложениях на дне океана, нагревается и химически превращается в углеводороды. Уголь поступает из растений, которые были закопаны в отложения, уплотнены и законсервированы.Эти идеи более подробно рассматриваются в Энергетическом принципе 4. (Узнайте больше о происхождении нефти).
Помогаем учащимся понять эти идеи
В то время как многие студенты могут легко понять идею земной пищевой сети, морская пищевая сеть может быть им менее знакома. Студенты могут быть удивлены, узнав, что около половины первичной продуктивности органического материала на Земле происходит из океанов.
Другие темы, связанные с этой темой:
изучение методов измерения первичной продуктивности в различных экосистемах,
картографирование распределения первичной продуктивности в океанах и на суше,
расчет доступной энергии на разных трофических уровнях,
расчет энергии, воплощенной в различных продуктах питания,
с учетом науки, техники, экономики или этики сельского хозяйства и животноводства,
исследует различные воздействия на энергетический баланс экосистем, такие как пожары, болезни, динамика населения и изменения в землепользовании.

Реализация этих идей в вашем классе Разнообразие продуктов питания, каждая из которых имеет свой собственный энергетический и экологический след.
Происхождение: Изображение из галереи изображений Microsoft.
Повторное использование: Если вы хотите использовать этот элемент за пределами этого сайта способами, которые выходят за рамки добросовестного использования (см. Http://fairuse.stanford.edu/), вы должны получить разрешение от его создателя.
По сравнению с Принципами Энергетики 1 и 2 этот принцип более конкретен и легче визуализируется.У всех нас есть непосредственный опыт употребления различных видов пищи. Многие из этих концепций, например, как солнечный свет управляет фотосинтезом и пищевыми цепями, обычно преподаются в учебных программах средних и старших классов. Педагоги могут воспользоваться этими возможностями, чтобы связать тему энергетики с этими темами.
Количественный подход может использоваться для изучения энергии, содержащейся в различных типах продуктов питания. Вот несколько примеров действий, которые это делают.
Сколько энергии на моей тарелке? проводит учащихся через последовательность учебных шагов, которые выделяют вложенную энергию, необходимую для производства различных видов пищи.проводит учеников через последовательность действий, которые подчеркивают воплощенную энергию, необходимую для производства различных видов пищи (средняя школа или колледж начального уровня).
Проект «Образ жизни» ставит перед учениками задачу резко снизить потребление энергии, и переход на вегетарианскую диету является одним из путей, по которым ученики могут выбрать. Этот проект можно использовать в средней школе и в колледжах.
Сопутствующие учебные материалы
Преподавание еды с учебными материалами для студентов колледжей

Отдел рыболовства от EarthLabs
Практический способ преподавать эти темы — с точки зрения еды или общественного сада.Все концепции, содержащиеся в этом принципе, можно проиллюстрировать на примере сада, в котором выращивают пищу.
Учебные материалы из коллекции CLEAN

Средняя школа
To Boldly Go … — это веб-мероприятие, посвященное основным причинам исследования океана — изучению взаимосвязанных вопросов изменения климата, здоровья океана, энергетики и здоровья человека. Студенты изучают типы технологий, которые ученые-океанологи используют для сбора важных данных.
Видео «Зеленые машины океана» исследует морскую пищевую сеть путем изучения фитопланктона. Эти организмы составляют основу морской пищевой сети, являются источником половины кислорода на Земле и являются важным средством удаления CO ₂ из атмосферы. Это видео подходит для средней и старшей школы.
Рыба во внутренних водоемах и потепление вод — это деятельность, которая связывает температуру воды со здоровьем рыболовства в пределах внутренних пресноводных водосборов.
Мир перемен: обезлесение Амазонки — это серия спутниковых снимков НАСА, сделанных за 10-летний период, 2000-2010 гг., Которые показывают масштабы обезлесения в западной Бразилии.

Средняя школа
Подчеркнутый! Это мероприятие, в ходе которого студенты исследуют различные темы о здоровье океана, такие как чрезмерный вылов рыбы, разрушение среды обитания, инвазивные виды, изменение климата, загрязнение и закисление океана. В необязательном дополнительном упражнении есть инструкции по созданию водной биосферы в бутылке и последующему манипулированию переменными.
Пищевые сети обычно преподаются с помощью концептуальных карт, таких как Oceanic Food Web. Связи в виде концептуальной карты на этой визуализации побуждают студентов связывать абиотические и биотические взаимодействия в океанической пищевой сети. Это также подходит для студентов начального уровня.
Ферментация в мешке и биоразведка микробов, разлагающих целлюлозу, — это два практических занятия, которые исследуют производство целлюлозного этанола.

Колледж
Сколько энергии на моей тарелке? проводит учащихся через последовательность учебных шагов, которые выделяют вложенную энергию, необходимую для производства различных видов пищи.Учащиеся начинают с обдумывания компонентов основного приема пищи, а затем их просят оценить количество энергии, необходимое для производства различных типов протеина. Это задание можно совместить с Проектом «Образ жизни».
Влияние Эль-Ниньо / Ла-Нинья на фитопланктон и рыбу Видео иллюстрирует влияние климатических циклов на популяции фитопланктона. Фитопланктон составляет основу пищевой сети и обеспечивает половину всего кислорода, которым мы дышим.
Найдите занятия и наглядные пособия для преподавания этой темы
Поиск по классу: средняя школа старшая школа введение колледж высший колледж поиск все классы
Список литературы
Энергетическая экономика в экосистемах Что движет жизнью? В большинстве экосистем солнечный свет поглощается и преобразуется в полезные формы энергии посредством фотосинтеза.Эти полезные формы энергии основаны на углероде.
Ocean Productivity (Продуктивность океана) Цель этого веб-сайта — предоставить науке и более широким кругам общественности обновленные глобальные оценки продуктивности океана.
Фермеры в кампусе Сайт предлагает обширную информацию и ссылки на ресурсы о создании фермы на территории кампуса, управлении финансами фермы и продолжении бизнеса.
разлагателей — Science World
Цели
Перечислите и определите примеры разложителей и опишите их роль в простой пищевой сети.
Различайте компостируемые и не биоразлагаемые отходы.
Исследуйте активный процесс разложения.
Создайте компостную ферму для червей.
Материалы
Фон
Энергия попадает в пищевую цепочку от солнца.
Производители (например, растения) создают сложные органические вещества (в основном продукты питания), используя энергию солнечного света и других материалов.
Потребители (например, животные) получают энергию, поедая производителей и / или других потребителей.
Мусорщики и , разлагатели получают энергию, поедая мертвые растения или животных.
Гниющая пища (или еда, которая испортилась) не выглядит и пахнет плохо, но она содержит множество питательных веществ, включая углерод, азот и фосфор.Живые организмы нуждаются в этих питательных веществах для создания клеток, тканей и обеспечения энергией жизненных процессов.
Когда умирает растение или животное, питательные вещества навсегда останутся заблокированными в мертвых тканях, если бы не разлагатели. Деструкторы завершают цикл, возвращая необходимые молекулы производителям растений.
Разлагатели (грибы, бактерии, беспозвоночные, такие как черви и насекомые) обладают способностью расщеплять мертвые организмы на более мелкие частицы и создавать новые соединения.Мы используем деструкторы для восстановления естественного цикла питательных веществ за счет контролируемого компостирования.
Декомпозиторы — это связующее звено, которое держит круговорот жизни в движении. Питательные вещества, выделяемые разложителями в окружающую среду, становятся частью почвы, делая ее плодородной и полезной для роста растений. Эти питательные вещества становятся частью новых растений, вырастающих из плодородной почвы.
Словарь
Биоразлагаемость: Биологическое и биохимическое разложение органических материалов окружающей средой.Биоразлагаемость просто означает, что почвенные микроорганизмы и естественные процессы выветривания способны разлагать материал на питательные вещества почвы, не оставляя никаких вредных остатков. Или: что-то гниющее.
Биопластики: Пластмассы, изготовленные из возобновляемых растительных материалов или растительных продуктов, таких как кукурузный крахмал, картофельный крахмал или тапиока. Они могут разлагаться биологически.
Биовосстановление: Любой процесс, в котором используются микроорганизмы, грибы, водоросли, зеленые растения или их ферменты для улучшения состояния окружающей среды, измененной загрязнителями.
Компост: Глагол: контролируемый процесс разложения органического материала. Существительное: органический материал, который можно использовать в качестве среды для выращивания растений. Гумус (зрелый компост) представляет собой устойчивый материал темно-коричневого или черного цвета с землистым запахом, напоминающим почву. Через некоторое время весь биоразлагаемый материал окислится до гумуса.
Decomposer: Организм, часто бактерия, гриб или беспозвоночное, который питается и расщепляет мертвые растения или животные, делая органические питательные вещества доступными для экосистемы.Или: «ФБР» (грибы, бактерии, беспозвоночные)
Разложение: Действие или процесс разрушения; гниение или разложение растений или животных.
Беспозвоночное: Животное без позвоночника.
Питательные вещества: Органические и неорганические соединения, необходимые живому организму для жизни и роста, или вещества, используемые в метаболизме организма, которые должны поступать из окружающей среды. Или: еда.
Органические отходы: Отходы, созданные некогда живым организмом или из него.Он способен распадаться и состоит из соединений углерода.
Вермикомпостирование: Использование дождевых червей / красных вигглеров для превращения органических отходов в компост очень высокого качества.
Другие ресурсы
Science World | Декомпозитор фото карт
Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН | Биоразнообразие почвы: войдите в скрытый мир
Ускоренный курс для детей | Видео | Грязь на разложителях
г. до н.э. Зеленые игры
Метро Ванкувер | Брошюра по червячному компостированию
Министерство сельского хозяйства США | Задайте вопрос червю «Ответ»!
Совет по переработке отходов Британской Колумбии | Информационные бюллетени по вторичной переработке
Общество по вопросам компоста и сохранения природы Виктории | Информационные бюллетени
Черви едят мой мусор Мэри Аппельхоф
Происхождение и эволюция клеток — Клетка
Клетки делятся на два основных класса, изначально определяемых по тому, содержат ли они ядро.У прокариотических клеток (бактерий) отсутствует ядерная оболочка; эукариотические клетки имеют ядро, в котором генетический материал отделен от цитоплазмы. Прокариотические клетки обычно меньше и проще эукариотических клеток; в дополнение к отсутствию ядра их геномы менее сложны и не содержат цитоплазматических органелл или цитоскелета (). Несмотря на эти различия, одни и те же основные молекулярные механизмы управляют жизнью как прокариот, так и эукариот, что указывает на то, что все современные клетки произошли от одного изначального предка.Как развивалась эта первая клетка? И как развивались сложность и разнообразие современных клеток?
Первая клетка
Похоже, что жизнь впервые возникла по крайней мере 3,8 миллиарда лет назад, примерно через 750 миллионов лет после образования Земли (). Как возникла жизнь и как возникла первая клетка, являются предметом предположений, поскольку эти события невозможно воспроизвести в лаборатории. Тем не менее, несколько типов экспериментов предоставляют важные доказательства, относящиеся к некоторым этапам процесса.
Рисунок 1.1
Временной масштаб эволюции. Шкала указывает приблизительное время, в которое, как полагают, произошли некоторые из основных событий в эволюции клеток.
Впервые в 1920-х годах было высказано предположение, что простые органические молекулы могут образовываться и спонтанно полимеризоваться в макромолекулы в условиях, которые, как считается, существуют в примитивной атмосфере Земли. Считается, что в то время, когда зародилась жизнь, атмосфера Земли содержала мало или совсем не содержала свободного кислорода, вместо этого состояла в основном из CO ₂ и N ₂ в дополнение к меньшим количествам газов, таких как H ₂, H ₂ S и CO.Такая атмосфера обеспечивает восстановительные условия, в которых органические молекулы при наличии источника энергии, такого как солнечный свет или электрический разряд, могут образовываться самопроизвольно. Спонтанное образование органических молекул было впервые продемонстрировано экспериментально в 1950-х годах, когда Стэнли Миллер (тогда еще аспирант) показал, что разряд электрических искр в смесь H ₂, CH ₄ и NH ₃, в присутствии воды приводил к образованию множества органических молекул, в том числе нескольких аминокислот ().Хотя эксперименты Миллера не воспроизводили в точности условия примитивной Земли, они ясно продемонстрировали правдоподобность спонтанного синтеза органических молекул, обеспечивающих основные материалы, из которых возникли первые живые организмы.
Рисунок 1.2
Спонтанное образование органических молекул. Водяной пар пропускали через атмосферу, состоящую из CH ₄, NH ₃ и H ₂, в которой возникали электрические искры.Анализ продуктов реакции показал образование множества органических молекул, (подробнее …)
Следующим этапом эволюции стало образование макромолекул. Было продемонстрировано, что мономерные строительные блоки макромолекул самопроизвольно полимеризуются в вероятных пребиотических условиях. Например, нагревание сухих смесей аминокислот приводит к их полимеризации с образованием полипептидов. Но важнейшей характеристикой макромолекулы, из которой произошла жизнь, должна была быть способность воспроизводить себя.Только макромолекула, способная управлять синтезом новых копий самой себя, была бы способна к воспроизводству и дальнейшей эволюции.
Из двух основных классов информационных макромолекул в современных клетках (нуклеиновые кислоты и белки) только нуклеиновые кислоты способны управлять собственной саморепликацией. Нуклеиновые кислоты могут служить матрицами для их собственного синтеза в результате специфического спаривания оснований между комплементарными нуклеотидами (). Таким образом, критический шаг в понимании молекулярной эволюции был достигнут в начале 1980-х, когда в лабораториях Сида Альтмана и Тома Чеха было обнаружено, что РНК способна катализировать ряд химических реакций, включая полимеризацию нуклеотидов.Таким образом, РНК уникально способна как служить матрицей для собственной репликации, так и катализировать ее. Следовательно, обычно считается, что РНК была исходной генетической системой, и ранняя стадия химической эволюции, как полагают, была основана на самовоспроизводящихся молекулах РНК — период эволюции, известный как мир РНК . Упорядоченные взаимодействия между РНК и аминокислотами затем эволюционировали в современный генетический код, а ДНК в конечном итоге заменила РНК в качестве генетического материала.
Рисунок 1.3
Саморепликация РНК. Комплементарное спаривание между нуклеотидами (аденин [A] с урацилом [U] и гуанин [G] с цитозином [C]) позволяет одной цепи РНК служить матрицей для синтеза новой цепи с комплементарной последовательностью.
Предполагается, что первая клетка возникла в результате включения самореплицирующейся РНК в мембрану, состоящую из фосфолипидов (). Как подробно обсуждается в следующей главе, фосфолипиды являются основными компонентами всех современных биологических мембран, включая плазматические мембраны как прокариотических, так и эукариотических клеток.Ключевой характеристикой фосфолипидов, образующих мембраны, является то, что они являются амфипатическими молекулами, что означает, что одна часть молекулы растворима в воде, а другая — нет. Фосфолипиды имеют длинные нерастворимые в воде (гидрофобные) углеводородные цепи, соединенные с водорастворимыми (гидрофильными) головными группами, которые содержат фосфат. При помещении в воду фосфолипиды спонтанно объединяются в бислой, причем их фосфатсодержащие головные группы снаружи находятся в контакте с водой, а их углеводородные хвосты внутри контактируют друг с другом.Такой бислой фосфолипидов образует устойчивый барьер между двумя водными отсеками, например, отделяя внутреннюю часть клетки от ее внешней среды.
Рисунок 1.4
Заключение самореплицирующейся РНК в фосфолипидную мембрану. Считается, что первая клетка возникла в результате включения самореплицирующейся РНК и связанных молекул в мембрану, состоящую из фосфолипидов. Каждая молекула фосфолипида имеет две длинные гидрофобные (подробнее …)
Заключение самореплицирующейся РНК и связанных молекул в фосфолипидную мембрану, таким образом, поддерживало бы их как единое целое, способное к самовоспроизведению и дальнейшей эволюции.РНК-управляемый синтез белка, возможно, уже развился к этому времени, и в этом случае первая клетка состояла бы из самореплицирующейся РНК и кодируемых ею белков.
Эволюция метаболизма
Поскольку клетки возникли в море органических молекул, они могли получать пищу и энергию непосредственно из окружающей среды. Но такая ситуация является самоограничивающей, поэтому клеткам необходимо было разработать свои собственные механизмы для генерации энергии и синтеза молекул, необходимых для их репликации.Генерация и контролируемое использование метаболической энергии является центральным элементом всей клеточной деятельности, а основные пути энергетического метаболизма (подробно обсуждаемые в главе 2) в современных клетках в высокой степени сохранены. Все клетки используют аденозин 5, ‘ -трифосфат (АТФ) в качестве источника метаболической энергии для управления синтезом компонентов клетки и выполнения других энергозатратных действий, таких как движение (например, сокращение мышц). Считается, что механизмы, используемые клетками для генерации АТФ, развивались в три стадии, соответствующие эволюции гликолиза, фотосинтеза и окислительного метаболизма (2).Развитие этих метаболических путей изменило атмосферу Земли, тем самым изменив ход дальнейшей эволюции.
Рисунок 1.5
Выработка метаболической энергии. Гликолиз — это анаэробный распад глюкозы до молочной кислоты. Фотосинтез использует энергию солнечного света для стимулирования синтеза глюкозы из CO ₂ и H ₂ O с высвобождением O ₂ в качестве побочного продукта. O ₂, выпущенный (подробнее …)
В первоначально анаэробной атмосфере Земли первые реакции генерации энергии предположительно включали разрушение органических молекул в отсутствие кислорода.Эти реакции, вероятно, были формой современного гликолиза — анаэробного разложения глюкозы до молочной кислоты с чистым приростом энергии двух молекул АТФ. Помимо использования АТФ в качестве источника внутриклеточной химической энергии, все современные клетки осуществляют гликолиз, что согласуется с представлением о том, что эти реакции возникли на очень ранней стадии эволюции.
Гликолиз обеспечивает механизм, с помощью которого энергия в предварительно сформированных органических молекулах (например, глюкоза) может быть преобразована в АТФ, который затем может быть использован в качестве источника энергии для запуска других метаболических реакций.Обычно считается, что развитие фотосинтеза было следующим важным этапом эволюции, который позволил клетке использовать энергию солнечного света и обеспечил независимость от использования предварительно сформированных органических молекул. Первые фотосинтезирующие бактерии, появившиеся более 3 миллиардов лет назад, вероятно, использовали H ₂ S для преобразования CO ₂ в органические молекулы — путь фотосинтеза, который до сих пор используется некоторыми бактериями. Использование H ₂ O в качестве донора электронов и водорода для преобразования CO ₂ в органические соединения появилось позже и имело важное последствие изменения атмосферы Земли.Использование H ₂ O в реакциях фотосинтеза дает свободный от побочных продуктов O ₂; Считается, что этот механизм был ответственен за то, что O ₂ было в изобилии в атмосфере Земли.
Высвобождение O ₂ в результате фотосинтеза изменило среду, в которой развивались клетки, и, как принято считать, привело к развитию окислительного метаболизма . В качестве альтернативы, окислительный метаболизм мог развиться до фотосинтеза, с повышением содержания O ₂ в атмосфере, что обеспечивало сильное селективное преимущество для организмов, способных использовать O ₂ в реакциях производства энергии.В любом случае O ₂ представляет собой молекулу с высокой реакционной способностью, и окислительный метаболизм, использующий эту реактивность, обеспечил механизм выработки энергии из органических молекул, который намного более эффективен, чем анаэробный гликолиз. Например, полный окислительный распад глюкозы до CO ₂ и H ₂ O дает энергию, эквивалентную энергии от 36 до 38 молекул АТФ, в отличие от 2 молекул АТФ, образованных анаэробным гликолизом. За некоторыми исключениями, современные клетки используют окислительные реакции в качестве основного источника энергии.
Современные прокариоты
Современные прокариоты, которые включают в себя все различные типы бактерий, делятся на две группы — архебактерии и эубактерии, которые разошлись на ранних этапах эволюции. Некоторые архебактерии живут в экстремальных условиях, которые сегодня необычны, но, возможно, были распространены на примитивной Земле. Например, термоацидофилы живут в горячих серных источниках с температурами до 80 ° C и значениями pH до 2. Эубактерии включают обычные формы современных бактерий — большую группу организмов, обитающих в самых разных средах. , включая почву, воду и другие организмы (например,g., патогены человека).
Большинство бактериальных клеток имеют сферическую, палочковидную или спиралевидную форму диаметром от 1 до 10 мкм. Их содержание ДНК колеблется от 0,6 миллиона до 5 миллионов пар оснований, количества, достаточного для кодирования примерно 5000 различных белков. Самые крупные и сложные прокариоты — это цианобактерии, бактерии, в которых эволюционировал фотосинтез.
Структура типичной прокариотической клетки иллюстрируется Escherichia coli (E. coli), обычным обитателем кишечного тракта человека ().Ячейка имеет форму стержня, диаметром около 1 мкм и длиной около 2 мкм. Как и большинство других прокариот, E. coli окружена жесткой клеточной стенкой, состоящей из полисахаридов и пептидов. Внутри клеточной стенки находится плазматическая мембрана, которая представляет собой бислой фосфолипидов и связанных белков. В то время как клеточная стенка пористая и легко проникает через множество молекул, плазматическая мембрана обеспечивает функциональное разделение между внутренней частью клетки и ее внешней средой. ДНК E . coli представляет собой одиночную кольцевую молекулу в нуклеоиде, которая, в отличие от ядра эукариот, не окружена мембраной, отделяющей ее от цитоплазмы. Цитоплазма содержит около 30 000 рибосом (участков синтеза белка), что объясняет ее зернистый вид.
Рисунок 1.6
Электронная микрофотография E. coli . Клетка окружена клеточной стенкой, внутри которой находится плазматическая мембрана. ДНК находится в нуклеоиде.(Менге и Вуртц / Biozentrum, Базельский университет / Библиотека научных фотографий / Photo Researchers, Inc.)
Эукариотические клетки
Как и прокариотические клетки, все эукариотические клетки окружены плазматическими мембранами и содержат рибосомы. Однако эукариотические клетки намного сложнее и содержат ядро, множество цитоплазматических органелл и цитоскелет (). Самая крупная и наиболее заметная органелла эукариотических клеток — это ядро диаметром примерно 5 мкм. Ядро содержит генетическую информацию клетки, которая у эукариот организована в виде линейных, а не кольцевых молекул ДНК.Ядро — это место репликации ДНК и синтеза РНК; трансляция РНК в белки происходит на рибосомах в цитоплазме.
Рисунок 1.7
Структуры клеток животных и растений. И животные, и растительные клетки окружены плазматической мембраной и содержат ядро, цитоскелет и множество цитоплазматических органелл. Клетки растений также окружены клеточной стенкой и содержат хлоропласты (подробнее …)
Помимо ядра, эукариотические клетки содержат множество заключенных в мембрану органелл в своей цитоплазме.Эти органеллы представляют собой компартменты, в которых локализованы различные метаболические активности. Эукариотические клетки, как правило, намного больше прокариотических клеток, часто их объем по крайней мере в тысячу раз больше. Компартментализация, обеспечиваемая цитоплазматическими органеллами, — это то, что позволяет эукариотическим клеткам эффективно функционировать. Две из этих органелл, митохондрии и хлоропласты, играют решающую роль в энергетическом обмене. Митохондрии, которые встречаются почти во всех эукариотических клетках, являются участками окислительного метаболизма и, таким образом, ответственны за выработку большей части АТФ, полученного при распаде органических молекул.Хлоропласты являются участками фотосинтеза и находятся только в клетках растений и зеленых водорослей. Лизосомы и пероксисомы также обеспечивают специализированные метаболические компартменты для переваривания макромолекул и различных окислительных реакций соответственно. Кроме того, большинство растительных клеток содержат большие вакуоли, которые выполняют множество функций, включая переваривание макромолекул и хранение продуктов жизнедеятельности и питательных веществ.
Из-за размера и сложности эукариотических клеток транспортировка белков к их правильным местам внутри клетки является сложной задачей.Две цитоплазматические органеллы, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, специально предназначены для сортировки и транспорта белков, предназначенных для секреции, включения в плазматическую мембрану и включения в лизосомы. Эндоплазматический ретикулум — это обширная сеть внутриклеточных мембран, простирающаяся от ядерной мембраны по всей цитоплазме. Он функционирует не только для обработки и транспортировки белков, но и для синтеза липидов. Из эндоплазматического ретикулума белки транспортируются в небольших мембранных пузырьках в аппарат Гольджи, где они обрабатываются и сортируются для транспортировки к конечному месту назначения.В дополнение к этой роли в транспорте белка, аппарат Гольджи служит местом синтеза липидов и (в клетках растений) местом синтеза некоторых полисахаридов, составляющих клеточную стенку.
Эукариотические клетки имеют другой уровень внутренней организации: цитоскелет, сеть белковых нитей, простирающихся по всей цитоплазме. Цитоскелет обеспечивает структурный каркас клетки, определяя форму клетки и общую организацию цитоплазмы.Кроме того, цитоскелет отвечает за движения целых клеток (например, сокращение мышечных клеток), а также за внутриклеточный транспорт и расположение органелл и других структур, включая движения хромосом во время деления клеток.
Эукариоты появились, по крайней мере, 2,7 миллиарда лет назад, после 1–1,5 миллиарда лет эволюции прокариот. Исследования их последовательностей ДНК показывают, что архебактерии и эубактерии так же отличаются друг от друга, как и те, и другие от современных эукариот.Следовательно, очень ранним событием в эволюции, по-видимому, было расхождение трех линий происхождения от общего предка, в результате чего появились современные архебактерии, эубактерии и эукариоты. Интересно, что многие гены архебактерий больше похожи на гены эукариот, чем на гены эубактерий, что указывает на то, что архебактерии и эукариоты имеют общую линию эволюционного происхождения и более тесно связаны друг с другом, чем с эубактериями (2).
Рисунок 1.8
Эволюция клеток. Современные клетки произошли от общего прокариотического предка по трем линиям происхождения, дав начало архебактериям, эубактериям и эукариотам. Митохондрии и хлоропласты возникли в результате эндосимбиотической ассоциации аэробных (подробнее …)
Критическим шагом в эволюции эукариотических клеток было приобретение заключенных в мембраны субклеточных органелл, что позволило развить сложность, характерную для этих клеток. Считается, что органеллы были получены в результате ассоциации прокариотических клеток с предками эукариот.
Гипотеза о том, что эукариотические клетки произошли от симбиотической ассоциации прокариот — эндосимбиоза, особенно хорошо подтверждается исследованиями митохондрий и хлоропластов, которые, как считается, произошли от бактерий, живущих в крупных клетках. И митохондрии, и хлоропласты похожи на бактерии по размеру и, как и бактерии, размножаются, делясь на две части. Что наиболее важно, и митохондрии, и хлоропласты содержат собственную ДНК, которая кодирует некоторые из их компонентов. Митохондриальная и хлоропластная ДНК реплицируются каждый раз, когда органелла делится, а гены, которые они кодируют, транскрибируются внутри органеллы и транслируются на рибосомах органелл.Таким образом, митохондрии и хлоропласты содержат свои собственные генетические системы, отличные от ядерного генома клетки. Более того, рибосомы и рибосомные РНК этих органелл более близки к таковым бактерий, чем к тем, которые кодируются ядерными геномами эукариот.
В настоящее время общепринято эндосимбиотическое происхождение этих органелл, при этом считается, что митохондрии произошли от аэробных бактерий, а хлоропласты — от фотосинтезирующих бактерий, таких как цианобактерии.Приобретение аэробных бактерий предоставило бы анаэробной клетке способность осуществлять окислительный метаболизм. Приобретение фотосинтезирующих бактерий обеспечило бы пищевую независимость, предоставляемую способностью осуществлять фотосинтез. Таким образом, эти эндосимбиотические ассоциации были очень выгодны для своих партнеров и были выбраны в ходе эволюции. Со временем большинство генов, изначально присутствовавших в этих бактериях, по-видимому, стало частью ядерного генома клетки, поэтому только несколько компонентов митохондрий и хлоропластов все еще кодируются геномами органелл.
Развитие многоклеточных организмов
Многие эукариоты — одноклеточные организмы, которые, как и бактерии, состоят только из одиночных клеток, способных к самовоспроизведению. Самые простые эукариоты — это дрожжи. Дрожжи сложнее бактерий, но намного меньше и проще, чем клетки животных или растений. Например, обычно изучаемые дрожжи Saccharomyces cerevisiae имеют диаметр около 6 мкм и содержат 12 миллионов пар оснований ДНК (). Однако другие одноклеточные эукариоты представляют собой гораздо более сложные клетки, некоторые из которых содержат столько же ДНК, сколько и человеческие клетки ().Они включают в себя организмы, специализирующиеся на выполнении множества задач, включая фотосинтез, движение, а также захват и употребление других организмов в пищу. Amoeba proteus , например, представляет собой большую сложную клетку. Его объем более чем в 100 000 раз превышает объем E . coli, и его длина может превышать 1 мм, когда ячейка полностью выдвинута (). Амебы — очень подвижные организмы, которые используют расширения цитоплазмы, называемые псевдоподиями , для перемещения и поглощения других организмов, включая бактерии и дрожжи, в качестве пищи.Другие одноклеточные эукариоты (зеленые водоросли) содержат хлоропласты и способны осуществлять фотосинтез.
Рисунок 1.9
Сканирующая электронная микрофотография Saccharomyces cerevisiae . На микрофотографию добавлен искусственный цвет. (Эндрю Сайед / Science Photo Library / Photo Researchers, Inc.)
Рис. 1.10
Световая микрофотография Amoeba proteus . (М. И. Уокер / Photo Researchers, Inc.)
Многоклеточные организмы произошли от одноклеточных эукариот как минимум 1.7 миллиардов лет назад. Некоторые одноклеточные эукариоты образуют многоклеточные агрегаты, которые, по-видимому, представляют собой эволюционный переход от одиночных клеток к многоклеточным организмам. Например, клетки многих водорослей (например, зеленая водоросль , Volvox ) связываются друг с другом, образуя многоклеточные колонии (), которые, как считается, были эволюционными предшественниками современных растений. Затем возрастающая специализация клеток привела к переходу от колониальных агрегатов к действительно многоклеточным организмам.Продолжающаяся специализация клеток и разделение труда между клетками организма привели к сложности и разнообразию, наблюдаемым во многих типах клеток, из которых состоят современные растения и животных, включая людей.
Рисунок 1.11
Колониальные зеленые водоросли. Отдельные клетки Volvox образуют колонии, состоящие из полых шариков, в которых сотни или тысячи клеток погружены в студенистую матрицу. (Cabisco / Visuals Unlimited.)
Растения состоят из меньшего количества типов клеток, чем животные, но каждый отдельный вид растительной клетки специализируется на выполнении определенных задач, требуемых организмом в целом ().Клетки растений организованы в три основные тканевые системы: наземная ткань, кожная ткань и сосудистая ткань. Земляная ткань содержит клетки паренхимы, которые осуществляют большинство метаболических реакций растения, включая фотосинтез. Земляная ткань также содержит два специализированных типа клеток ( клеток колленхимы, и клетки склеренхимы), которые характеризуются толстыми клеточными стенками и обеспечивают структурную поддержку растения. Кожная ткань покрывает поверхность растения и состоит из клеток эпидермиса, которые образуют защитную оболочку и позволяют поглощать питательные вещества.Наконец, несколько типов удлиненных клеток образуют сосудистую систему (ксилему и флоэму), которая отвечает за транспортировку воды и питательных веществ по всему растению.
Рисунок 1.12
Световые микрофотографии типичных растительных клеток. (A) Клетки паренхимы, которые отвечают за фотосинтез и другие метаболические реакции. (B) Клетки колленхимы, которые специализируются на поддержке и имеют утолщенные клеточные стенки. (C) Эпидермальные клетки (подробнее …)
Клетки, обнаруженные у животных, значительно более разнообразны, чем у растений.Например, человеческое тело состоит из более чем 200 различных типов клеток, которые обычно считаются компонентами пяти основных типов тканей: эпителиальной ткани, соединительной ткани, крови, нервной ткани и мышц (). Эпителиальные клетки образуют листы, которые покрывают поверхность тела и выстилают внутренние органы. Существует много различных типов эпителиальных клеток, каждый из которых специализируется на определенной функции, включая защиту (кожа), абсорбцию (например, клетки, выстилающие тонкий кишечник) и секрецию (например, клетки, выстилающие тонкую кишку).g., клетки слюнной железы). Соединительные ткани включают кость, хрящ и жировую ткань, каждая из которых образована разными типами клеток (остеобластами, хондроцитами и адипоцитами соответственно). Рыхлая соединительная ткань, которая лежит в основе эпителиальных слоев и заполняет пространства между органами и тканями в организме, образована клетками другого типа — фибробластами. Кровь содержит несколько различных типов клеток, которые участвуют в транспорте кислорода (красные кровяные тельца или эритроциты), воспалительных реакциях ( гранулоцитов , моноцитов и макрофаги) и иммунном ответе (лимфоциты).Нервная ткань состоит из нервных клеток или нейронов, которые очень специализированы для передачи сигналов по всему телу. Различные типы сенсорных клеток, такие как клетки глаза и уха, дополнительно специализируются на приеме внешних сигналов из окружающей среды.