1. الحياة: الاختلافات المشتركةالأنظمة الحية من غير الحية. 3
2. خصائص (سمات) الأنظمة الحية .. 6
خاتمة. 12
قائمة المصادر المستخدمة: 13
مقدمة
لقد اكتسبت مشكلة أصل الحياة الآن سحرًا لا يُقاوم للبشرية جمعاء. انها لا تجذب فقط انتباه شديدالعلماء دول مختلفةوالتخصصات ، ولكن بشكل عام اهتمامات جميع شعوب العالم.
من المسلم به الآن بشكل عام أن ظهور الحياة على الأرض كان عملية طبيعية ، يمكن أن تكون سهلة للغاية بحث علمي. استندت هذه العملية إلى تطور مركبات الكربون ، والتي حدثت في الكون قبل وقت طويل من ظهورنا النظام الشمسيواستمر فقط أثناء تكوين كوكب الأرض - أثناء تكوين القشرة والغلاف المائي والغلاف الجوي.
منذ بداية الحياة ، كانت الطبيعة في تطور مستمر. استمرت عملية التطور لمئات الملايين من السنين ، وكانت نتيجتها مجموعة متنوعة من أشكال الحياة ، والتي لم يتم وصفها وتصنيفها بالكامل في كثير من النواحي.
من الصعب البحث في مسألة أصل الحياة ، لأنه عندما يقترب العلم من مشاكل التنمية باعتبارها خلقًا جديدًا نوعيًا ، فإنه يجد نفسه في حدود قدراته كفرع من الثقافة القائمة على الإثبات والتحقق التجريبي من العبارات.
العلماء اليوم غير قادرين على إعادة إنتاج عملية أصل الحياة بنفس الدقة التي كانت عليها قبل عدة مليارات من السنين. حتى أكثر التجارب مرتبة بعناية ستكون مجرد تجربة نموذجية ، خالية من عدد من العوامل التي رافقت ظهور الحياة على الأرض. تكمن الصعوبة في استحالة إجراء تجربة مباشرة على ظهور الحياة (تفرد هذه العملية يمنع استخدام الطريقة العلمية الرئيسية).
إن مسألة أصل الحياة مثيرة للاهتمام ليس فقط في حد ذاتها ، ولكن أيضًا مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بمشكلة التمييز بين الحياة وغير الحية.
1. الحياة: الفروق العامة بين النظم الحية وغير الحية
الحياة ، أعلى من الأشكال الفيزيائية والكيميائية لوجود المادة ، تنشأ بشكل طبيعي في ظل ظروف معينة في عملية تطورها. تختلف الكائنات الحية عن الكائنات غير الحية في عملية التمثيل الغذائي - وهي حالة لا غنى عنها للحياة ، والقدرة على التكاثر والنمو وتنظيم تكوينها ووظائفها بفعالية ، أشكال مختلفةالحركة ، والتهيج ، والقدرة على التكيف مع البيئة ، وما إلى ذلك. ومع ذلك ، فإن التمييز العلمي الدقيق بين الكائنات الحية وغير الحية يواجه بعض الصعوبات. لذلك ، لا يوجد حتى الآن إجماع حول ما إذا كان من الممكن النظر في الفيروسات الحية التي ، خارج خلايا الكائن الحي المضيف ، ليس لها أي من سمات الكائن الحي: في ذلك الوقت ، لا توجد فيروسات في جسيم الفيروس عمليات التمثيل الغذائي، فهو غير قادر على التكاثر ، وما إلى ذلك. يمكن وصف خصوصية الكائنات الحية وعمليات الحياة من حيث بنيتها المادية وأهم الوظائف التي تكمن وراء جميع مظاهر الحياة. إن التعريف الأكثر دقة للحياة ، والذي يغطي كلا المقاربتين لحل المشكلة في نفس الوقت ، قدّمه ف.إنجلز منذ حوالي 100 عام: "الحياة هي طريقة لوجود أجسام بروتينية ، وتتألف طريقة الوجود هذه أساسًا من التجديد الذاتي المستمر للمواد الكيميائية. الأجزاء المكونةهذه الأجسام ". لم يتم تعريف مصطلح" البروتين "بدقة تامة ، وعادة ما يُنسب إلى البروتوبلازم ككل.
تحتوي جميع الكائنات المعروفة حاليًا التي لها سمات لا شك فيها لكائن حي على نوعين رئيسيين من البوليمرات الحيوية: البروتينات والأحماض النووية (DNA و RNA). أدرك إنجلز عدم اكتمال تعريفه ، فكتب: "تعريفنا للحياة ، بالطبع ، غير كافٍ للغاية ، لأنه بعيد عن تغطية جميع ظواهر الحياة ، بل على العكس ، يقتصر على أبسطها وأكثرها عمومية ... للحصول على فكرة شاملة حقًا عن الحياة ، علينا تتبع جميع أشكال تجلياتها ، من الأدنى إلى الأعلى".
يكتب داروين في الأسطر الأخيرة من أصل الأنواع عن القوانين الأساسية التي ، في رأيه ، تكمن وراء ظهور جميع أشكال الحياة: "هذه القوانين ، بالمعنى الأوسع ، هي النمو والتكاثر ، والوراثة ، والتي تنشأ بالضرورة تقريبًا عن التكاثر ، والتغير ، اعتمادًا على الفعل المباشر أو غير المباشر للظروف المعيشية وعلى الممارسة وعدم التمرين ، يؤدي التقدم من أجل التكاثر إلى عواقبها الطبيعية". وبغض النظر عن دور التمرين ، والذي ، وفقًا للبيانات اللاحقة ، يعمل كعامل في التباين غير الوراثي ، يظل تعميم داروين صالحًا حتى يومنا هذا ، ويتم تقليل قوانين حياته الأساسية إلى قانونين أكثر عمومية. هذا هو ، أولاً وقبل كل شيء ، قدرة الكائن الحي على استيعاب المواد الواردة من الخارج ، أي إعادة بنائها ، وتشبيهها بهياكلها المادية الخاصة ، ونتيجة لذلك ، إعادة إنتاجها بشكل متكرر (إعادة إنتاجها). في الوقت نفسه ، إذا تغير الهيكل الأصلي عن طريق الخطأ ، فسيستمر إنتاجه بشكل جديد. إن القدرة على التكاثر الذاتي المفرط تكمن وراء نمو الخلايا وتكاثر الخلايا والكائنات الحية ، وبالتالي تطور التكاثر (الشرط الرئيسي ل الانتقاء الطبيعي) ، وكذلك على أساس الوراثة والتنوع الوراثي.
عالم الكيمياء الحيوية السوفياتي V.A. يعتبر إنجلهاردت الاستنساخ من نوعه خاصية أساسية للكائنات الحية ، والتي يتم تفسيرها الآن من حيث المفاهيم الكيميائية على المستوى الجزيئي الحقيقي. ميزة أخرى للمعيشة هي التنوع الهائل في الخصائص المكتسبة بسبب تنوع الهياكل المادية للكائنات الحية. ترتبط كل من هاتين الخاصيتين الأساسيتين بشكل أساسي بوظيفة أحد البوليمرات الحيوية. "سجل" الخصائص الوراثية ، أي يتم ترميز خصائص الكائن الحي ، الضرورية للتكاثر ، بمساعدة DNA و RNA ، على الرغم من أن بروتينات الإنزيم تشارك بالتأكيد في عملية التكاثر. وبالتالي ، فإنه ليس جزيءًا واحدًا من الحمض النووي أو البروتين أو الحمض النووي الريبي الحي ، بل نظامهم ككل. يتم تنفيذ المعلومات المتنوعة حول خصائص الكائن الحي عن طريق توليف بروتينات مختلفة (إنزيمية ، هيكلية ، إلخ) وفقًا للشفرة الجينية ، والتي ، نظرًا لتنوعها ومرونتها الهيكلية ، تحدد تطور مجموعة متنوعة من التكيفات الفيزيائية والكيميائية للكائنات الحية. على هذا الأساس ، في عملية التطور ، نشأت أنظمة تحكم حية غير مسبوقة في كمالها.
وهكذا ، تتميز الحياة بهياكل مادية عالية الترتيب تحتوي على نوعين من البوليمرات الحيوية (البروتين والحمض النووي أو الحمض النووي الريبي) التي تتكون منها نظام المعيشة، وهي قادرة بشكل عام على التكاثر الذاتي وفقًا لمبدأ توليف المصفوفة. ميزة التركيب الكيميائيأشكال الحياة المعروفة لنا - عدم التناسق البصري المواد الفعالة، ممثلة في الكائنات الحية بأشكال أعسر أو يمين.
الحياة ممكنة فقط في ظل بعض الجسدية و الظروف الكيميائية(درجة الحرارة ، وجود الماء ، عدد الأملاح ، إلخ). ومع ذلك ، فإن وقف عمليات الحياة ، على سبيل المثال ، عن طريق تجفيف البذور أو التجميد العميق للكائنات الصغيرة ، لا يؤدي إلى فقدان الصلاحية. إذا تم الحفاظ على الهيكل سليمًا ، فسوف يعود إلى الظروف الطبيعيةيوفر استعادة العمليات الحيوية.
تتفوق الحياة نوعيًا على الأشكال الأخرى لوجود المادة من حيث التنوع والتعقيد. مكونات كيميائيةوديناميات التحولات التي تحدث في الكائنات الحية. تتميز الأنظمة الحية بأكثر من ذلك بكثير مستوى عالالانتظام الهيكلية والوظيفية ، في المكان والزمان. إن الاكتناز الهيكلي وكفاءة الطاقة للكائنات الحية هما نتيجة لأعلى ترتيب على المستوى الجزيئي. "إنه على وجه التحديد في قدرة الأحياء على خلق النظام من الفوضى الحركة الحراريةالجزيئات ، كما يكتب إنجلهارت ، هي الاختلاف الأساسي والأعمق بين الأحياء وغير الحية. الميل إلى النظام ، وإيجاد النظام من الفوضى ليس أكثر من رد فعل لمواجهة الزيادة في الانتروبيا. "تتبادل الأنظمة الحية الطاقة والمادة والمعلومات مع البيئة ، أي أنها أنظمة مفتوحة. في نفس الوقت ، على عكس أنظمة غير حية، لا يوجد فيها محاذاة لفروق الطاقة وإعادة هيكلة الهياكل نحو أشكال أكثر احتمالية ، ولكن يتم ملاحظة العكس: يتم استعادة الاختلافات في إمكانات الطاقة ، والتركيب الكيميائي ، وما إلى ذلك ، أي يحدث العمل المستمر "ضد التوازن" (E. Bauer). هذا هو أساس التأكيدات الخاطئة بأن الأنظمة الحية لا تخضع للقانون الثاني للديناميكا الحرارية. ومع ذلك ، لا يمكن حدوث انخفاض محلي في الانتروبيا في الأنظمة الحية إلا بسبب زيادة الانتروبيا في البيئة ، بحيث تستمر عملية زيادة الانتروبيا بشكل عام ، وهو ما يتوافق تمامًا مع متطلبات القانون الثاني للديناميكا الحرارية. وفقًا للتعبير المجازي للفيزيائي النمساوي E. Schrödinger ، فإن الكائنات الحية ، كما كانت ، تتغذى على الانتروبيا السلبية (Negentropy) ، واستخراجها من البيئة وبالتالي زيادة الانتروبيا الإيجابية فيها.
2. خصائص (سمات) الأنظمة الحية
لذا ، فإن الخصائص العامة المميزة لجميع الكائنات الحية واختلافها عن العمليات المماثلة التي تحدث في الطبيعة غير الحية هي:
1) وحدة التركيب الكيميائي ،
2) التمثيل الغذائي ،
3) التكاثر الذاتي (التكاثر) ،
4) الوراثة
5) التباين ،
6) النمو والتنمية ،
7) التهيج ،
8) التكتم
9) الإيقاع
10) الاعتماد النسبي على الطاقة ،
11) الاستتباب.
1. وحدة التركيب الكيميائي. يتضمن تكوين الكائنات الحية نفس العناصر الكيميائية الموجودة في الكائنات ذات الطبيعة غير الحية. ومع ذلك ، فإن نسبة العناصر المختلفة في الحياة وغير الحية ليست هي نفسها. يتم تمثيل التركيب الأولي للطبيعة غير الحية ، إلى جانب الأكسجين ، بشكل أساسي بالسيليكون والحديد والانحلال والألمنيوم ، إلخ. في الكائنات الحية ، 98٪ من التركيب الكيميائي يقع على أربعة عناصر - الكربون والأكسجين والنيتروجين والهيدروجين.
2. التمثيل الغذائي. جميع الكائنات الحية قادرة على تبادل المواد مع البيئة ، وتمتص منها العناصر اللازمة للتغذية وإطلاق نفاياتها. في الدورة غير البيولوجية للمواد ، يتم نقلها ببساطة من مكان إلى آخر أو تتغير حالتها من التجميع ، بينما في الكائنات الحية ، يكون للتبادل مستوى مختلف نوعيًا ، بما في ذلك عمليات التوليف والانحلال. من خلال سلسلة من التحولات الكيميائية المعقدة ، تتحول المواد الممتصة من البيئة إلى مواد من كائن حي ، يُبنى منها أجسادهم. تسمى هذه العمليات الاستيعاب ، أو التبادل البلاستيكي. تسمى عمليات الاستيعاب العكسي ، نتيجة تحلل المركبات العضوية المعقدة إلى مركبات بسيطة ، بالتبديد. مع مثل هذا الانهيار للمواد ، يتم فقدان تشابهها مع مواد الجسم ويتم إطلاق الطاقة اللازمة لتفاعلات التخليق الحيوي ، ونتيجة لذلك يُسمى التبديد أيضًا استقلاب الطاقة. يضمن التمثيل الغذائي ثبات التركيب الكيميائي وهيكل جميع أجزاء الجسم ، ونتيجة لذلك ، ثبات عملها في الظروف البيئية المتغيرة باستمرار.
3. الاستنساخ الذاتي (الاستنساخ). التكاثر الذاتي ، أو التكاثر ، أو التكاثر ، هو ملك للكائنات لتتكاثر من نوعها ؛ يتم تنفيذ هذه العملية عمليا على جميع مستويات تنظيم المادة الحية. بفضل التكاثر ، لا تتشابه الكائنات الحية الكاملة فحسب ، بل أيضًا الخلايا والعضيات الخلوية (الميتوكوندريا والبلاستيدات وما إلى ذلك) بعد الانقسام مع أسلافها. من جزيء DNA واحد - حمض deoxyribonucleic - عندما يتضاعف ، يتم تكوين جزيئين من الأبناء يكرران الجزيء الأصلي تمامًا. يعتمد التكاثر الذاتي على تفاعلات تخليق المصفوفة ، أي تكوين الهياكل بناءً على المعلومات الواردة في تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي.
4. تكمن الوراثة في قدرة الكائنات الحية على نقل خصائصها وخصائصها وخصائص تطورها من جيل إلى جيل. الوراثة ناتجة عن الاستقرار ، بناءً على ثبات بنية جزيئات الحمض النووي.
5. التقلب - خاصية ، كما كانت ، عكس الوراثة ، ولكنها في نفس الوقت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بها ، نظرًا لأن هذا يغير الميول الوراثية - الجينات التي تحدد تطور بعض السمات. بمعنى آخر ، التباين هو قدرة الكائنات الحية على اكتساب ميزات وخصائص جديدة ، والتي تستند إلى التغييرات في المصفوفات البيولوجية. يخلق التباين مجموعة متنوعة من المواد للانتقاء الطبيعي ، أي اختيار الأفراد الأكثر تكيفًا مع ظروف معينة للوجود في الطبيعة ، والتي بدورها تؤدي إلى ظهور أشكال جديدة من الحياة ، وأنواع جديدة من الكائنات الحية.
6. النمو والتنمية. يُفهم التطور على أنه تغيير منتظم موجه لا رجعة فيه في تكوين أو بنية الأشياء ذات الطبيعة الحية وغير الحية. يتم تمثيل تطور الشكل الحي لوجود المادة من خلال التطور الفردي ، أو التولد ، و التطور التاريخيم ، أو النشوء والتطور. في عملية التطور ، ينشأ تنظيم هيكلي محدد للفرد ، وترجع الزيادة في كتلته الحيوية إلى تكاثر الجزيئات الكبيرة ، والهياكل الأولية للخلايا ، والخلايا نفسها. علم التطور ، أو التطور ، هو التطور الذي لا رجعة فيه والموجه للحياة البرية ، مصحوبًا بتكوين أنواع جديدة ومضاعفات تقدمية (أو ارتدادية) (أو تبسيط) للحياة. نتيجة التطور هي تنوع الكائنات الحية على الأرض.
7. التهيج. يرتبط أي كائن حي ارتباطًا وثيقًا بالبيئة: فهو يستخلص منها العناصر الغذائيةيتعرض ل عوامل معاكسةالبيئة ، تتفاعل مع المنظمات الأخرى ، إلخ. في عملية التطور ، طورت الكائنات الحية وعززت القدرة على الاستجابة بشكل انتقائي تأثيرات خارجية. هذه الخاصية تسمى التهيج. أي تغيير في الظروف البيئية المحيطة بالكائن الحي هو تهيج بالنسبة له ، ورد الفعل تجاه المحفزات الخارجية بمثابة مؤشر على حساسيته ومظهر من مظاهر التهيج. يتم تنفيذ تفاعل الحيوانات متعددة الخلايا على التهيج من خلال الجهاز العصبيويسمى منعكس.
8. التكتم. تعني كلمة "التكتم" عدم الاستمرارية والانفصال وتميز خاصية الحياة لتظهر نفسها في شكل أشكال منفصلة. كائن فردي أو غيره النظام البيولوجي(الأنواع ، التكاثر الحيوي ، وما إلى ذلك) يتكون من منفصلة معزولة ، أي معزولة أو محددة في الفضاء ، ولكنها مع ذلك مرتبطة ارتباطًا وثيقًا وتتفاعل مع بعضها البعض ، وتشكل وحدة هيكلية ووظيفية. أي نوع من الكائنات الحية يشمل الأفراد. يتكون جسم الفرد عالي التنظيم من الأفراد المحددين مكانيًا ، والذي يتكون بدوره من خلايا فردية. يتم تمثيل جهاز الطاقة في الخلية بالميتوكوندريا الفردية ، ويتم تمثيل جهاز تخليق البروتين بواسطة الريبوسومات ، إلخ. وصولا إلى الجزيئات الكبيرة. خاصية التمييز للكائن الحي هي أساس نظامه الهيكلي ، وإمكانية التجديد الذاتي المستمر مع الاستبدال العناصر الهيكلية(الجزيئات والإنزيمات والعضيات الخلوية والخلايا الكاملة) دون توقف الوظيفة المؤداة. تحدد سرية أحد الأنواع مسبقًا إمكانية تطورها من خلال موت أو القضاء على الأفراد غير المتكيفين من التكاثر والحفاظ على الأفراد الذين لديهم سمات مفيدة للبقاء على قيد الحياة.
9. الإيقاع. يُفهم الإيقاع (من الكلمة اليونانية "ritmos" - flow) على أنه تكرار لنفس الحدث أو الحالة خلال فترات زمنية محددة بدقة. في الفيزياء ، يتم التعبير عن العمليات الدورية بالهرتز (هرتز). هرتز هو تكرار العملية الدورية ، حيث تحدث دورة واحدة من العملية الدورية في وقت قدره ثانية واحدة. أصغر فترة زمنية يعود بعدها النظام ، الذي يتأرجح ، مرة أخرى إلى نفس الحالة التي كان عليها في اللحظة الأولى ، تسمى فترة التذبذب. في علم الأحياء ، يُفهم الإيقاع على أنه تغيرات دورية في الشدة. وظائف فسيولوجيةبفترات مختلفة من التقلبات (من بضع ثوانٍ إلى عام وقرن). الإيقاعات اليومية للنوم واليقظة عند البشر معروفة جيداً. إيقاعات النشاط والسبات الموسمي في بعض الثدييات (السناجب الأرضية والقنافذ والدببة) وغيرها الكثير. يهدف الإيقاع إلى تنسيق وظائف الجسم مع البيئة ، أي التكيف مع ظروف الوجود المتغيرة باستمرار.
10. الاعتماد النسبي على الطاقة. الأجسام الحية هي أنظمة "مفتوحة" لا تكون مستقرة إلا إذا كانت الطاقة والمادة في شكل غذاء من البيئة متاحة باستمرار لها. الكائنات الحية ، على عكس الكائنات ذات الطبيعة غير الحية ، يتم تحديدها من البيئة بواسطة الأصداف (غشاء الخلية الخارجي في الكائنات أحادية الخلية ، والنسيج الغشائي في الكائنات متعددة الخلايا). هذه الأغشية تعيق تبادل المواد بين الجسم و بيئة خارجيةوتقليل فقد المواد والحفاظ على الوحدة المكانية للنظام. وهكذا ، تختلف الكائنات الحية بشكل حاد عن كائنات الفيزياء والكيمياء - الأنظمة غير الحية - في تعقيدها الاستثنائي وترتيبها الهيكلي والوظيفي العالي. هذه الاختلافات تعطي الحياة خصائص جديدة نوعيًا. الحياة مرحلة خاصة في تطور المادة.
11. الاستتباب (التنظيم الذاتي) - مجموعة ردود الفعل التكيفيةالكائن الحي ، الذي يهدف إلى الحفاظ على الحالة الديناميكية الخاصة به البيئة الداخلية(درجة حرارة الجسم، ضغط الدموإلخ.). يقوم على مبدأ ردود الفعل السلبية. هذه هي قدرة الأنظمة الحية على الحفاظ عليها حالة مستقرةفي بيئة متغيرة باستمرار ويحدد بقائهم على قيد الحياة.
خاتمة
الحياة ، أعلى من الشكل الفيزيائي والكيميائي لوجود المادة ، تنشأ بشكل طبيعي في ظل ظروف معينة في عملية تطورها. تختلف الكائنات الحية عن الكائنات غير الحية في عملية التمثيل الغذائي - وهي حالة لا غنى عنها للحياة ، والقدرة على التكاثر والنمو وتنظيم تكوينها ووظائفها بنشاط ، إلى أشكال مختلفة من الحركة ، والتهيج ، والقدرة على التكيف مع البيئة ، إلخ.
تكمن خصوصية الحياة في التنوع الهائل في الخصائص المكتسبة بسبب تنوع الهياكل المادية للكائنات الحية.
تتميز الأنظمة الحية بمستوى أعلى بكثير من الترتيب الهيكلي والوظيفي ، في المكان والزمان.
تتبادل الأنظمة الحية الطاقة والمادة والمعلومات مع البيئة ، أي هي أنظمة مفتوحة. في الوقت نفسه ، على عكس الأنظمة غير الحية ، لا توجد محاذاة لفروق الطاقة وإعادة هيكلة الهياكل نحو أشكال أكثر احتمالية فيها ، ولكن يتم ملاحظة العكس: يتم استعادة الاختلافات في إمكانات الطاقة ، والتركيب الكيميائي ، وما إلى ذلك ، أي. العمل المستمر يجري "ضد التوازن".
وهكذا ، تتفوق الحياة نوعيًا على الأشكال الأخرى لوجود المادة من حيث تنوع وتعقيد المكونات الكيميائية وديناميكيات التحولات التي تحدث في الكائنات الحية.
1. Gorbachev V.V. المفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة. - م: أونيكس القرن الحادي والعشرين ، 2003.
2 - ماكاروف ف. مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة. - م: مودك ، 2008.
3 - ميخائيلوفسكي ف. مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة. - سانت بطرسبرغ: المعرفة ، 2004.
4. إنجلهاردت ف.مشكلة الحياة في العلم الحديث. // الشيوعي ، 1969 ، العدد 3 ، ص 85.
جامعة ولاية أوريل
كلية الاقتصاد والإدارة
الملخص حسب التخصص:
"مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة"
حول موضوع: "إشكالية جوهر الحي واختلافه عن الجماد".
النسر 2004
جوهر الحياة ، معالمها الرئيسية 4
الفرق بين الحي وغير الحي 7
براعة الحياة 7
معايير النظم الحية 9
17- تطور أشكال الحياة
. 20
بداية الحياة على الأرض
الأساس المادي للحياة 23
تنظيم أنظمة المعيشة 25
تطوير المفهوم الحديث للوحدة البيوكيميائية لجميع الكائنات الحية
المراجع 31
ظهرت الكائنات الحية الأولى على كوكبنا منذ حوالي 3 مليارات سنة. من هذه الأشكال المبكرةنشأت أنواع لا حصر لها من الكائنات الحية ، والتي ، بعد أن ظهرت ، ازدهرت لفترة طويلة أو أقل ، ثم انقرضت. نشأت الكائنات الحية الحديثة أيضًا من أشكال موجودة مسبقًا ، وشكلت أربع ممالك للحياة البرية: أكثر من 1.5 مليون نوع حيواني ، و 500 ألف نوع من النباتات ، كمية كبيرةمجموعة متنوعة من الفطريات ، وكذلك العديد من الكائنات بدائية النواة.
يتم تمثيل عالم الكائنات الحية ، بما في ذلك البشر ، من خلال أنظمة بيولوجية من تنظيم هيكلي مختلف ومستويات مختلفة من التبعية أو الاتساق. من مسار علم النبات وعلم الحيوان ، من المعروف أن جميع الكائنات الحية تتكون من خلايا. يمكن أن تكون الخلية ، على سبيل المثال ، كائنًا منفصلاً وجزءًا من نبات أو حيوان متعدد الخلايا. يمكن ترتيبها بكل بساطة ، مثل البكتيريا ، ولكنها أيضًا أكثر تعقيدًا ، مثل خلايا الحيوانات أحادية الخلية - البروتوزوا. كيف خلية بكتيرية، وبالتالي فإن خلية البروتوزوا هي الكائن الحي كلهقادرة على أداء جميع الوظائف اللازمة لضمان الحياة. لكن الخلايا التي يتكون منها الكائن الحي متعدد الخلايا متخصصة ، أي يمكن أن تؤدي وظيفة واحدة فقط ولا تستطيع أن توجد بشكل مستقل خارج الجسم. في الكائنات متعددة الخلايا ، يؤدي الترابط والترابط بين العديد من الخلايا إلى إنشاء صفة جديدة لا تعادل مجموعها البسيط. عناصر الجسم - الخلايا والأنسجة والأعضاء - في المجموع لا تمثل كائنًا كليًا بعد. فقط مزيجهم بالترتيب الذي تم تحديده تاريخيًا في عملية التطور ، تفاعلهم ، يشكل كائنًا حيويًا متكاملًا ، له خصائص معينة.
جوهر الحياة ، ملامحها الرئيسية.
حدسيًا ، نفهم جميعًا ما هو حي وما هو ميت. ومع ذلك ، عند محاولة تحديد جوهر المعيشة ، تنشأ الصعوبات. وهكذا ، اقترح أحد المؤلفين التعريف "العميق" التالي: الكائن الحي هو جسم مؤلف من كائنات حية. جماد - مصطلح من الجماد.
ولكن بالإضافة إلى التعريفات المتشابهة التي لا معنى لها والتي هي في الواقع عبارة عن حشو ، هناك تعريفات أخرى ذات مغزى أكبر. ومع ذلك ، فقد تبين أيضًا أنها غير مكتملة وبالتالي فهي عرضة للخطر. من المعروف على نطاق واسع ، على سبيل المثال ، التعريف الذي قدمه ف.إنجلز بأن الحياة هي طريقة لوجود الأجسام البروتينية ، والنقطة الأساسية منها هي التبادل المستمر للمواد مع الطبيعة الخارجية المحيطة بها. لكن مازال الفأر الحيوالشمعة المحترقة ، من وجهة نظر فيزيائية كيميائية ، في نفس حالة التمثيل الغذائي مع البيئة الخارجية ، وتستهلك الأكسجين على حد سواء وتطلق ثاني أكسيد الكربون، ولكن في حالة واحدة - نتيجة التنفس ، وفي حالة أخرى - في عملية الاحتراق. يوضح هذا المثال البسيط أنه حتى الأشياء الميتة يمكنها تبادل المواد مع البيئة. وبالتالي ، فإن التمثيل الغذائي هو معيار ضروري ولكنه غير كافٍ لتحديد الحياة ، تمامًا مثل وجود البروتينات.
من كل ما قيل ، يمكننا أن نستنتج أنه من الصعب للغاية إعطاء تعريف دقيق للحياة. وقد عرف الناس هذا منذ وقت طويل جدًا. وهكذا ، كتب الفيلسوف والمعلم الفرنسي د. كائن واحدفالفرد الذي يدرك نفسه ككل هو فوق فهمي! أنا لا أفهم ، لا أستطيع أن أفهم ما هو! "
تتبع البيولوجيا الحديثة في وصف الأحياء مسار سرد الخصائص الرئيسية للكائنات الحية. في الوقت نفسه ، يتم التأكيد على أن مجموع هذه الخصائص فقط هو الذي يمكن أن يعطي فكرة عن تفاصيل الحياة.
تشمل خصائص الكائنات الحية عادة ما يلي:
¨ تتميز الكائنات الحية ببنية معقدة ومنظمة. مستوى منظمتهم أعلى بكثير مما هو عليه في الأنظمة غير الحية.
¨ تستقبل الكائنات الحية الطاقة من البيئة ، وتستخدمها للحفاظ على انتظامها العالي. معظمتستخدم الكائنات الحية بشكل مباشر أو غير مباشر الطاقة الشمسية.
¨ الكائنات الحية تستجيب بنشاط ل بيئة. إذا دفعت حجرًا ، فإنه يتحرك بشكل سلبي من مكانه. إذا دفعت الحيوان ، فسوف يتفاعل بنشاط: يهرب أو يهاجم أو يغير شكله. القدرة على الاستجابة للمنبهات الخارجية الملكية العامةجميع الكائنات الحية ، من النباتات والحيوانات.
¨ لا تتغير الكائنات الحية فحسب ، بل تصبح أيضًا أكثر تعقيدًا. وهكذا ، في النبات أو الحيوان ، تظهر فروع جديدة أو أعضاء جديدة ، والتي تختلف في تركيبها الكيميائي عن التركيبات التي أدت إلى ظهورها.
¨ كل الكائنات الحية تتكاثر. ربما تكون هذه القدرة على التكاثر هي القدرة المدهشة للكائنات الحية. علاوة على ذلك ، فإن النسل متشابهان وفي نفس الوقت مختلفان إلى حد ما عن والديهم. يتجلى ذلك في عمل آليات الوراثة والتنوع ، والتي تحدد تطور جميع أنواع الطبيعة الحية.
¨ يرجع تشابه النسل مع الوالدين إلى ميزة رائعة أخرى للكائنات الحية - لنقل المعلومات المضمنة فيها إلى الأحفاد ، وهو أمر ضروري للحياة والتطور والتكاثر. هذه المعلومات موجودة في الجينات - وحدات الوراثة ، أصغر الهياكل داخل الخلايا. تحدد المادة الوراثية اتجاه تطور الكائن الحي. هذا هو السبب في أن النسل يشبه الوالدين. ومع ذلك ، فإن هذه المعلومات في عملية الإرسال يتم تعديلها وتشويهها إلى حد ما. في هذا الصدد ، فإن الأحفاد لا يشبهون والديهم فحسب ، بل يختلفون أيضًا عنهم.
¨ تتكيف الكائنات الحية جيدًا مع بيئتها وتتوافق مع أسلوب حياتها. هيكل الخلد والأسماك والضفدع ، دودة الأرضيتوافق تمامًا مع الظروف التي يعيشون فيها.
تلخيصًا وتبسيطًا إلى حد ما لما قيل عن خصائص الكائنات الحية ، يمكن ملاحظة أن جميع الكائنات الحية تتغذى وتتنفس وتنمو وتتكاثر وتنتشر في الطبيعة ، و جمادلا تأكل ، لا تتنفس ، لا تنمو ، لا تتكاثر.
ينبع التعريف المعمم التالي لجوهر الكائنات الحية من مجموع هذه الميزات: الحياة هي شكل من أشكال وجود أنظمة معقدة ومفتوحة قادرة على التنظيم الذاتي والتكاثر الذاتي. أهم المواد الوظيفية لهذه الأنظمة هي البروتينات والأحماض النووية. .
وأخيرا ، أكثر من ذلك تعريف قصيرتم اقتراح الحياة من قبل الفيزيائي الأمريكي ف. تيبلر في كتابه المثير "فيزياء الخلود". يكتب: "لا نريد ربط تعريف الحياة بجزيء الحمض النووي ، لأنه يمكن للمرء أن يتخيل وجود حياة لا يتناسب مع هذا التعريف. إذا كان لنا في سفينة فضائيةإذا ظهر كائن خارج كوكب الأرض ، وأساسه الكيميائي ليس الحمض النووي ، فإننا لا نزال نريد التعرف عليه على أنه حي. الحياة ، حسب تيبلر ، هي معلومات فقط نوع خاص: "أعرّف الحياة على أنها نوع من المعلومات المشفرة التي يتم الاحتفاظ بها عن طريق الانتقاء الطبيعي" . ولكن إذا كان الأمر كذلك ، فإن معلومات الحياة تكون أبدية ولانهائية وخالدة. وعلى الرغم من عدم موافقة الجميع على هذا التعريف ، إلا أن قيمته التي لا شك فيها تكمن في محاولة تمييز جميع معايير الحياة باعتبارها المعيار الرئيسي - قدرة الكائنات الحية على تخزين المعلومات ونقلها.
نظرًا لاستمرار الجدل حول فئة الحياة ، يجب استكمال تحليل ميزاتها من خلال النظر في بنية الحياة ، والعناصر المكونة لها ، والأجزاء.
الفرق بين الحية وغير الحية.
هناك العديد من الاختلافات الأساسية في المصطلحات المادية والهيكلية والوظيفية. من الناحية المادية ، تشتمل تركيبة الكائنات الحية بالضرورة على مركبات عضوية جزيئية كبيرة مرتبة للغاية تسمى البوليمرات الحيوية - البروتينات والأحماض النووية (DNA و RNA). من الناحية الهيكلية ، تختلف الكائنات الحية عن الكائنات غير الحية في بنيتها الخلوية. من الناحية الوظيفية ، تتميز الأجسام الحية بتكاثر نفسها. يوجد الاستقرار والتكاثر في الأنظمة غير الحية أيضًا. لكن في الأجسام الحية هناك عملية تكاثر ذاتي. لا شيء يعيد إنتاجهم ، لكنهم هم أنفسهم. هذه لحظة جديدة في الأساس.
أيضًا ، تختلف الأجسام الحية عن الأجسام غير الحية في وجود التمثيل الغذائي ، والقدرة على النمو والتطور ، والتنظيم الفعال لتكوينها ووظائفها ، والقدرة على الحركة ، والتهيج ، والقدرة على التكيف مع البيئة ، إلخ. خاصية أساسية للمعيشة هي النشاط ، النشاط. "يجب على جميع الكائنات الحية إما أن تتصرف أو تموت. يجب أن يكون الماوس في في حركة مستمرة، طائر يطير ، سمكة تسبح ، وحتى النبات يجب أن ينمو ".
براعة الحياة.
الهياكل البيولوجية ، وهي جزيئات عضوية عملاقة ، هي الحد الأقصى التطور الكيميائيمواد. المستوى التالي والمختلف جوهريًا من التعقيد في تنظيم المادة مقارنة بالمستوى الجزيئي الذري هو المادة الحية ، الطبيعة الحية، الحياة بجميع أشكالها هي موضوع بيولوجي ، لذلك ، مع الأخذ في الاعتبار جميع الكائنات الحية ، يمكننا التحدث عن المستوى البيولوجي لتنظيم المادة.
الطبيعة الحية (باختصار - الحياة) هي شكل من أشكال تنظيم المادة على مستوى الكون ، والتي تختلف بشكل حاد عن الأشكال الأخرى في نواح كثيرة في وقت واحد. يمكن أن تعمل كل علامة من هذه العلامات على التمييز بين الطبيعة الحية وغير الحية ، وبالتالي ، الأساس لتحديد ماهية الحياة. كل هذه الميزات مهمة. لا يمكن إهمال أي منهم.
بادئ ذي بدء ، أي كائن حي هو نظام - مجموعة من العناصر المتفاعلة التي لها خصائص غائبة عن العناصر التي تشكل هذا الكائن. للتحليل اللاحق للمعيشة ، سنستخدم تعريف الحياة الذي قدمه الأكاديمي م. Wolkenstein: "الحياة هي شكل من أشكال وجود أنظمة غير متجانسة عيانية مفتوحة للغاية وغير متوازنة قادرة على التنظيم الذاتي والتكاثر الذاتي." دعونا ننظر في الأحكام الفردية لهذه الصيغة.
تعني مجهرية الكائن الحي أن أي كائن حي ، بدءًا من بكتيريا ، أو نظامها الفرعي الذي يعمل بشكل مستقل ، يجب أن يحتوي على رقم ضخمذرات. وإلا فإن التقلبات ستدمر النظام الضروري للحياة.
تعني عدم التجانس أن الكائن يتكون من العديد من المواد المختلفة.
يتجلى انفتاح النظام الحي في التبادل المستمر للطاقة والمادة مع البيئة. التنظيم الذاتي ممكن فقط في أنظمة مفتوحة غير متوازنة.
بالإضافة إلى الملحوظة دلائل الميزاتالأنظمة الحية ، يجب الإشارة إلى الخصائص المهمة الأخرى للكائنات الحية.
تشابه التركيب الكيميائي لجميع الكائنات الحية. يتم تحديد التركيب الأولي للكائنات الحية بشكل أساسي من خلال ستة عناصر: الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الأنظمة الحية على مجموعة من البوليمرات الحيوية المعقدة التي ليست نموذجية للأنظمة غير الحية (البروتينات والأحماض النووية والإنزيمات وما إلى ذلك).
الأنظمة الحية موجودة لفترة زمنية محدودة. يحفظ خاصية الاستنساخ الذاتي صِنف. محدودية النظم الحية تخلق الظروف لاستبدالها وتحسينها.
تتجلى خاصية جميع الكائنات الحية - التهيج - في شكل رد فعل نظام حي على المعلومات والتأثير الخارجي.
يتمتع النظام الحي بالتمييز - فهو يتكون من عناصر منفصلة (منفصلة) تتفاعل مع بعضها البعض. كل واحد منهم هو أيضا نظام حي. إلى جانب السرية ، يتمتع النظام الحي بخاصية النزاهة - تعمل جميع عناصره فقط بسبب عمل النظام بأكمله.
معايير النظم الحية.
ضع في اعتبارك بمزيد من التفصيل المعايير التي تميز الأنظمة الحية عن الكائنات ذات الطبيعة غير الحية ، والخصائص الرئيسية لعمليات الحياة التي تميز المادة الحيةالخامس شكل خاصوجود المادة.
ملامح التركيب الكيميائي . يتضمن تكوين الكائنات الحية نفس العناصر الكيميائية الموجودة في الكائنات ذات الطبيعة غير الحية. ومع ذلك ، فإن نسبة العناصر المختلفة في الحياة وغير الحية ليست هي نفسها. يتم تمثيل التركيب الأولي للطبيعة غير الحية ، إلى جانب الأكسجين ، بشكل أساسي بالسيليكون والحديد والمغنيسيوم والألمنيوم ، إلخ. في الكائنات الحية ، يتم حساب 98 ٪ من التركيب الكيميائي بواسطة أربعة عناصر - الكربون والأكسجين والنيتروجين والهيدروجين. ومع ذلك ، في الأجسام الحية ، تشارك هذه العناصر في تكوين جزيئات عضوية معقدة ، يختلف توزيعها في الطبيعة غير الحية اختلافًا جوهريًا من حيث الكمية ، سواء من حيث الكمية أو في الجوهر. الغالبية العظمى من الجزيئات العضوية في البيئة هي نفايات الكائنات الحية. هناك عدة مجموعات رئيسية من الجزيئات العضوية في المادة الحية ، والتي تتميز بوظائف محددة وفي معظمها عبارة عن بوليمرات منتظمة. أولاً ، هذه أحماض نووية - DNA و RNA ، والتي توفر خصائصها ظواهر الوراثة والتنوع ، فضلاً عن التكاثر الذاتي. ثانياً ، هذه هي البروتينات - الرئيسية مركبات اساسيه أغشية بيولوجيةو جدران الخلايا، المصادر الرئيسية للطاقة اللازمة لضمان العمليات الحيوية. وأخيرًا ، هناك مجموعة ضخمة من ما يسمى بـ "الجزيئات الصغيرة" التي تشارك في العديد من عمليات التمثيل الغذائي المتنوعة في الكائنات الحية.
الاسْتِقْلاب.جميع الكائنات الحية قادرة على تبادل المواد مع البيئة ، وامتصاص المواد اللازمة للتغذية منها وإطلاق النفايات.
في الطبيعة غير الحية ، هناك أيضًا تبادل للمواد ، ومع ذلك ، في الدورة غير البيولوجية للمواد ، يتم نقلها ببساطة من مكان إلى آخر أو تتغير حالة تجميعها: على سبيل المثال ، يتم غسل التربة ، ويتحول الماء إلى بخار أو جليد.
على عكس عمليات التمثيل الغذائيفي الطبيعة غير الحية ، في الكائنات الحية ، تمتلك ori مستوى مختلفًا نوعياً.في دورة المواد العضوية ، أصبحت عمليات تحويل المواد ، عمليات التوليف والانحلال ، هي الأكثر أهمية.
تمتص الكائنات الحية من البيئة مواد مختلفة. نتيجة لعدد من التحولات الكيميائية المعقدة ، يتم تشبيه المواد من البيئة بمواد كائن حي ، ويتم بناء جسمها منها. تسمى هذه العمليات الاستيعاب ، أو التبادل البلاستيكي.
الجانب الآخر من عملية التمثيل الغذائي هو عمليات التشتت ، ونتيجة لذلك تتحلل المركبات العضوية المعقدة إلى مركبات بسيطة ، في حين يتم فقدان تشابهها مع مواد الجسم ويتم إطلاق الطاقة اللازمة لتفاعلات التخليق الحيوي. لذلك ، يسمى التبديد بتبادل الطاقة.
يضمن التمثيل الغذائي توازن الجسم ، أي ثبات التركيب الكيميائي وهيكل جميع أجزاء الجسم ، ونتيجة لذلك ، ثبات عملها في الظروف البيئية المتغيرة باستمرار.
مبدأ واحد للتنظيم الهيكلي . جميع الكائنات الحية ، أيا كان مجموعة منهجيةلم ينتموا البنية الخلوية. الخلية ، كما ذكرنا سابقًا ، هي وحدة هيكلية ووظيفية واحدة ، بالإضافة إلى وحدة تطوير لجميع سكان الأرض.
التكاثر. على المستوى العضوي ، يتجلى التكاثر الذاتي أو التكاثر في شكل التكاثر اللاجنسي أو الجنسي للأفراد. عندما تتكاثر الكائنات الحية ، فإن النسل عادة ما يشبه والديهم: القطط تتكاثر القطط ، والكلاب تتكاثر الجراء. من بذور الحور ، ينمو الحور مرة أخرى. يؤدي تقسيم الكائن أحادي الخلية - الأميبا - إلى تكوين أميبيين ، مشابهين تمامًا للخلية الأم.
وبالتالي ، فإن التكاثر هو ملكية الكائنات الحية لإنتاج نوعها الخاص.
بفضل التكاثر ، لا تتشابه الكائنات الحية الكاملة فحسب ، بل أيضًا الخلايا والعضيات الخلوية (الميتوكوندريا والبلاستيدات وما إلى ذلك) بعد الانقسام مع أسلافها. من جزيء DNA واحد ، عندما يتضاعف ، يتم تكوين جزيئين ابنتين ، يكرران الجزيء الأصلي تمامًا.
يعتمد التكاثر الذاتي على تفاعلات تركيب المصفوفة ، أي تشكيل جزيئات وهياكل جديدة بناءً على المعلومات الواردة في تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي. وبالتالي ، فإن التكاثر الذاتي هو أحد الخصائص الرئيسية للأحياء ، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بظاهرة الوراثة.
الوراثة . الوراثة هي قدرة الكائنات الحية على نقل خصائصها وخصائصها وخصائص تطورها من جيل إلى جيل. العلامة هي أي سمة من سمات الهيكل على مستويات مختلفة من تنظيم المادة الحية ، ويتم فهم الخصائص على أنها الميزات الوظيفية، والتي تستند إلى هياكل محددة. الوراثة ترجع إلى التنظيم المحدد للمادة الجينية (الجهاز الوراثي) - الشفرة الجينية. الكود الجيني هو مثل هذا التنظيم لجزيئات الحمض النووي ، حيث يحدد تسلسل النيوكليوتيدات فيه ترتيب الأحماض الأمينية في جزيء البروتين. يتم ضمان ظاهرة الوراثة من خلال استقرار جزيئات الحمض النووي وتكاثرها التركيب الكيميائي(تكرار) بدقة عالية. توفر الوراثة الاستمرارية المادية (تدفق المعلومات) بين الكائنات الحية وفي سلسلة من الأجيال.
تقلبهذه الخاصية ، كما كانت ، هي عكس الوراثة ، لكنها في نفس الوقت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بها ، لأنه في هذه الحالة تتغير الميول الوراثية - الجينات التي تحدد تطور سمات معينة. إذا كان تكاثر المصفوفات - جزيئات الحمض النووي - يحدث دائمًا بدقة مطلقة ، فعند تكاثر الكائنات الحية ، سيتم توريث السمات التي كانت موجودة من قبل فقط ، وسيكون تكيف الأنواع مع الظروف البيئية المتغيرة أمرًا مستحيلًا. لذلك ، فإن التباين هو قدرة الكائنات الحية على اكتساب ميزات وخصائص جديدة ، والتي تستند إلى التغييرات في المصفوفات البيولوجية.
يخلق التباين مادة متنوعة للانتقاء الطبيعي ، أي اختيار الأفراد الأكثر تكيفًا مع ظروف معينة للوجود في الظروف الطبيعية، الأمر الذي يؤدي بدوره إلى ظهور أشكال جديدة من الحياة ، أنواع جديدة من الكائنات الحية.
النمو والتنمية. القدرة على التطور هي خاصية عالمية للمادة. يُفهم التطور على أنه تغيير منتظم موجه لا رجعة فيه في الأشياء ذات الطبيعة الحية وغير الحية. نتيجة للتطور ، تنشأ حالة نوعية جديدة للكائن ، ونتيجة لذلك يتغير تكوينها وهيكلها. يتم تمثيل تطور الشكل الحي لوجود المادة من خلال التطور الفردي ، أو التكوُّن ، والتطور التاريخي ، أو نشوء السلالات.
أثناء عملية التكوُّن ، تظهر الخصائص الفردية للكائنات الحية تدريجيًا وثابتًا. ويستند هذا إلى التنفيذ المرحلي للبرامج الوراثية. التنمية مصحوبة بالنمو. بغض النظر عن طريقة التكاثر ، فإن جميع الأفراد البنت المكونة من زيجوت أو بوغ واحد أو كلية أو خلية ، يرثون المعلومات الجينية فقط ، أي. الفرصة لإظهار علامات معينة. في عملية التطور ، ينشأ تنظيم هيكلي محدد للفرد ، وتعزى الزيادة في كتلته إلى تكاثر الجزيئات الكبيرة ، والهياكل الأولية للخلايا ، والخلايا نفسها.
علم التطور ، أو التطور ، هو التطور الذي لا رجعة فيه والموجه للطبيعة الحية ، مصحوبًا بتكوين أنواع جديدة والمضاعفات التدريجية للحياة. نتيجة التطور هي تنوع الكائنات الحية على الأرض.
التهيج. يرتبط أي كائن حي ارتباطًا وثيقًا بالبيئة: فهو يستخرج منه العناصر الغذائية ، ويتعرض لعوامل بيئية ضارة ، ويتفاعل مع الكائنات الحية الأخرى ، وما إلى ذلك. في عملية التطور ، طورت الكائنات الحية وعززت القدرة على الاستجابة بشكل انتقائي للتأثيرات الخارجية. هذه الخاصية تسمى التهيج. أي تغيير في الظروف البيئية المحيطة بالكائن الحي هو تهيج بالنسبة له ، ورد الفعل تجاه المحفزات الخارجية بمثابة مؤشر على حساسيته ومظهر من مظاهر التهيج.
يتم تنفيذ رد فعل الحيوانات متعددة الخلايا على التهيج من خلال الجهاز العصبي ويسمى رد الفعل.
الكائنات الحية التي ليس لديها جهاز عصبي ، مثل البروتوزوا أو النباتات ، هي أيضًا خالية من ردود الفعل. عادة ما تسمى ردود أفعالهم ، التي يتم التعبير عنها في تغيير طبيعة الحركة أو النمو ، الضرائب أو المناطق المدارية ، مما يضيف اسم الحافز إلى تعيينهم. على سبيل المثال ، محور ضوئي هو حركة نحو الضوء ؛ الانجذاب الكيميائي - حركة الكائن الحي فيما يتعلق بالتركيز مواد كيميائية. يمكن أن يكون كل نوع من سيارات الأجرة إيجابيًا أو سلبيًا ، اعتمادًا على ما إذا كان التهيج يؤثر على الكائن الحي بطريقة جذابة أو مثيرة للاشمئزاز.
في ظل المناطق المدارية ، نفهم الطبيعة المحددة للنمو ، والتي تتميز بها النباتات. لذا ، وجه الشمس (من اليونانية. "هيليوس "- الشمس) تعني نمو الأجزاء الأرضية من النباتات (الساق ، الأوراق) تجاه الشمس ، والتوجه الجغرافي (من اليونانية"الجغرافي - الأرض - نمو الأجزاء الجوفية (الجذور) باتجاه مركز الأرض.
تتميز النباتات أيضًا بـ nastia - حركات أجزاء من الكائن النباتي ، على سبيل المثال ، حركة الأوراق خلال ساعات النهار ، اعتمادًا على موضع الشمس في السماء ، وفتح وإغلاق كورولا الزهرة ، إلخ.
التكتم. كلمة التكتم نفسها تأتي من اللاتينية "تقدير "، وهو ما يعني متقطع ، مقسمة. التكتم هو خاصية عالمية للمادة. لذلك ، من مسار الفيزياء والكيمياء العامة ، من المعروف أن كل ذرة تتكون من جسيمات أولية ، وأن الذرات تشكل جزيء. جزيئات الأوراق هي جزء من اتصالات معقدةأو بلورات ، إلخ.
تتجلى الحياة على الأرض أيضًا في أشكال منفصلة. هذا يعني انه كائن حي فرديأو نظام بيولوجي آخر (الأنواع ، التكاثر الحيوي ، إلخ) يتكون من منفصلة ، أي معزولة أو محددة في الفضاء ، ولكنها مع ذلك مرتبطة ارتباطًا وثيقًا وتتفاعل مع بعضها البعض ، وتشكل وحدة هيكلية ووظيفية. على سبيل المثال ، أي نوع من الكائنات الحية يشمل الأفراد. يتكون جسم الفرد عالي التنظيم من أعضاء محددة مكانيًا ، والتي بدورها تتكون من خلايا فردية. يتم تمثيل جهاز الطاقة في الخلية بالميتوكوندريا الفردية ، ويتم تمثيل جهاز تخليق البروتين بواسطة الريبوسومات ، إلخ. حتى الجزيئات الكبيرة ، يمكن لكل منها أداء وظيفتها فقط كونها معزولة مكانيًا عن الآخرين. إن التكتم على بنية الجسم هو أساس نظامه الهيكلي. إنه يخلق إمكانية التجديد الذاتي المستمر عن طريق استبدال العناصر الهيكلية "المهترئة" (الجزيئات ، والإنزيمات ، وعضيات الخلية ، والخلايا الكاملة) دون إيقاف الوظيفة التي تؤدى. يُحدِّد التحفظ في نوع ما مسبقًا إمكانية تطوره من خلال موت أو القضاء على الأفراد ذوي السمات المفيدة للبقاء على قيد الحياة.
التنظيم الذاتي.هذه هي قدرة الكائنات الحية التي تعيش في ظروف بيئية متغيرة باستمرار على الحفاظ على ثبات تركيبها الكيميائي وشدة التدفق. العمليات الفسيولوجية- الاستتباب. في الوقت نفسه ، يؤدي عدم تناول أي مغذيات إلى تعبئة الموارد الداخلية للجسم ، ويؤدي الفائض إلى تخزين هذه المواد. ردود فعل مماثلةتم تنفيذها طرق مختلفةبفضل نشاط الأجهزة التنظيمية - العصبية والغدد الصماء وبعضها الآخر. يمكن أن تكون إشارة تشغيل نظام تنظيمي واحد أو آخر تغييرًا في تركيز مادة أو حالة نظام ما.
إيقاع. التغيرات الدورية في البيئة لها تأثير عميق على الحياة البرية وعلى إيقاعات الكائنات الحية.
الإيقاع في بعبارات عامةأو تكرار نفس الحدث أو إعادة إنتاج نفس الحالة على فترات منتظمة. في علم الأحياء ، يُفهم الإيقاع على أنه تغييرات دورية في شدة الوظائف الفسيولوجية وعمليات التشكيل بفترات تقلبات مختلفة (من بضع ثوانٍ إلى عام وقرن). الإيقاعات اليومية للنوم واليقظة عند البشر معروفة جيداً. إيقاعات النشاط والسبات الموسمي في بعض الثدييات (السناجب الأرضية والقنافذ والدببة) وغيرها الكثير.
يهدف الإيقاع إلى تنسيق وظائف الجسم مع البيئة ، أي. للتكيف مع ظروف الوجود المتغيرة.
الاعتماد على الطاقة. الأجسام الحية هي أنظمة "مفتوحة" لإدخال الطاقة. هذا المفهوم مستعار من الفيزياء. من خلال الأنظمة "المفتوحة" نفهم الديناميكي ، أي الأنظمة التي ليست في حالة راحة ، مستقرة فقط بشرط الوصول المستمر إليها عن طريق الطاقة والمادة من الخارج. وهكذا ، فإن الكائنات الحية موجودة طالما أنها تتلقى الطاقة والمواد في شكل غذاء من البيئة. تجدر الإشارة إلى أن الكائنات الحية ، على عكس الكائنات ذات الطبيعة غير الحية ، يتم تحديدها من البيئة بواسطة الأصداف (غشاء الخلية الخارجي في الكائنات وحيدة الخلية ، النسيج التكاملي في الكائنات متعددة الخلايا). تعيق هذه الأصداف تبادل المواد بين الكائن الحي والبيئة ، وتقلل من فقدان المادة وتحافظ على الوحدة المكانية للنظام.
وهكذا ، تختلف الكائنات الحية بشكل حاد عن كائنات الفيزياء والكيمياء - الأنظمة غير الحية - في تعقيدها الاستثنائي وترتيبها الوظيفي الهيكلي العالي. هذه الاختلافات تعطي الحياة خصائص جديدة نوعيًا. الحياة مرحلة خاصة في تطور المادة.
يمكن اختزال العديد من التعريفات لجوهر الحياة إلى تعريفين رئيسيين. وفقًا للأول ، يتم تحديد الحياة بواسطة الركيزة - الناقل لخصائصها ، على سبيل المثال ، البروتين. تعمل المجموعة الثانية من التعريفات بمجموعة من العمليات الفيزيائية والكيميائية المحددة المميزة للأنظمة الحية. التعريف الكلاسيكيإنجلز: "الحياة طريقة لوجود أجسام بروتينية ، النقطة الأساسية فيها هي التمثيل الغذائي المستمر مع الطبيعة المحيطة بها ، ومع توقف هذا التمثيل الغذائي ، تتوقف الحياة أيضًا ، مما يؤدي إلى تحلل البروتين" - لا يمكن أن تُنسب رسميًا إلا إلى الفئة الأولى ، لأن إنجلز لم يقصد البروتينات نفسها ، ولكن الهياكل التي تحتوي على البروتين. من ناحية أخرى ، لا يمكن أيضًا أن يكون التمثيل الغذائي هو المعيار الوحيد للحياة ، بل إنه في حد ذاته يحتاج إلى شرح من خلال الحياة.
في جدا نظرة عامةيمكن تعريف الحياة على أنها الصيانة النشطة والتكاثر الذاتي لهيكل معين ، مع استمرار إنفاق الطاقة المستلمة من الخارج.
تطور أشكال الحياة.
الخلايا التي ليس لها نواة ، ولكن مع خيوط من الحمض النووي ، تشبه بكتيريا اليوم والطحالب الخضراء المزرقة. يبلغ عمر أقدم الكائنات الحية حوالي 3 مليارات سنة.
خصائصهم:
1. إمكانية التنقل؛
2. التغذية والقدرة على تخزين الطعام والطاقة ؛
3. الحماية من التأثيرات غير المرغوب فيها ؛
4. تكاثر؛
5. التهيج؛
6. التكيف مع الظروف الخارجية المتغيرة ؛
7. القدرة على النمو.
في المرحلة التالية (منذ حوالي 2 مليار سنة) ، تظهر نواة في الخلية. الكائنات الحية وحيدة الخليةمع نواة تسمى أبسط. هناك 25-30 ألف منهم. أبسطها الأميبا. Ciliates لها أهداب أيضًا. نواة البروتوزوا محاطة بغشاء مزدوج مع مسام وتحتوي على كروموسومات ونواة. البروتوزوا الأحفوري - المشعيات والمخربات - هي الأجزاء الرئيسية للصخور الرسوبية. العديد من الأوليات لها جهاز حركي معقد.
منذ ما يقرب من 1 مليار سنة ، الأول الكائنات متعددة الخلايا، وكان هناك اختيار لنشاط النبات - التمثيل الضوئي - تكوين مادة عضوية من ثاني أكسيد الكربون والماء باستخدام الطاقة الشمسية التي يلتقطها الكلوروفيل. ناتج التمثيل الضوئي هو الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي.
أدى ظهور النباتات وانتشارها إلى تغيير جوهري في تكوين الغلاف الجوي ، الذي كان يحتوي في البداية على القليل جدًا من الأكسجين الحر. خلقت النباتات التي تمتص الكربون من ثاني أكسيد الكربون جوًا يحتوي على أكسجين حر ، وهو ليس فقط عاملًا كيميائيًا نشطًا ، ولكنه أيضًا مصدر للأوزون الذي يحجب مسار الأشعة فوق البنفسجية القصيرة إلى سطح الأرض.
لعدة قرون ، تشكلت بقايا النباتات المتراكمة في قشرة الأرضاحتياطيات ضخمة من الطاقة مركبات العضوية(الفحم ، الخث) ، وتطور الحياة في المحيطات أدى إلى تكوين صخور رسوبية تتكون من هياكل عظمية وبقايا كائنات بحرية أخرى.
تشمل الخصائص المهمة للأنظمة الحية ما يلي:
1. الاكتناز. في 5 * 10-15 غرام. يحتوي الحمض النووي الموجود في بيضة الحوت المخصبة على معلومات عن الغالبية العظمى من خصائص الحيوان الذي يزن 5 * 10 7 جرام. (تزداد الكتلة بمقدار 22 مرتبة من حيث الحجم).
2. القدرة على خلق النظام من الحركة الحرارية الفوضوية للجزيئات وبالتالي مواجهة الزيادة في الانتروبيا. تستهلك الكائنات الحية الانتروبيا السلبية وتعمل ضد التوازن الحراري ، ومع ذلك ، تزيد من إنتروبيا البيئة. كلما كانت المادة الحية أكثر تعقيدًا ، زادت الطاقة الخفية والنتروبيا لديها.
3. تبادل المادة والطاقة والمعلومات مع البيئة. كائن حي قادر على استيعاب المواد الواردة من الخارج ، أي إعادة بنائها ، وتشبيهها بهياكلها المادية الخاصة بها ، وبالتالي إعادة إنتاجها بشكل متكرر.
4. تلعب حلقات التغذية الراجعة التي تشكلت أثناء تفاعلات التحفيز الذاتي دورًا مهمًا في وظائف التمثيل الغذائي. "بينما في العالم غير العضوي ، تكون التغذية المرتدة بين" التأثيرات "(المنتجات النهائية) للتفاعلات غير الخطية و" الأسباب "التي تؤدي إلى حدوثها نادرة نسبيًا ، إلا أن التغذية المرتدة في الأنظمة الحية (كما حددتها البيولوجيا الجزيئية) ، على العكس من ذلك ، هي القاعدة وليست الاستثناء". التحفيز الذاتي والتحفيز المتبادل والتثبيط الذاتي (العملية المعاكسة للتحفيز - إن وجدت مادة معينة، لا يتشكل أثناء التفاعل) يحدث في الأنظمة الحية. لإنشاء هياكل جديدة ، هناك حاجة إلى ردود فعل إيجابية ؛ من أجل الوجود المستدام ، هناك حاجة إلى ردود فعل سلبية.
5. تتفوق الحياة نوعياً على الأشكال الأخرى لوجود المادة من حيث تنوع وتعقيد المكونات والديناميكيات الكيميائية التي تحدث في التحول الحي. تتميز الأنظمة الحية بمستوى أعلى بكثير من الترتيب وعدم التناسق في المكان والزمان. إن الاكتناز الهيكلي وكفاءة الطاقة للكائنات الحية هما نتيجة لأعلى ترتيب على المستوى الجزيئي.
6. في التنظيم الذاتي للأنظمة غير الحية ، تكون الجزيئات بسيطة وآليات التفاعل معقدة ؛ في التنظيم الذاتي للأنظمة الحية ، على العكس من ذلك ، فإن مخططات التفاعل بسيطة ، والجزيئات معقدة.
7. الأنظمة الحية لها ماضي ، والأنظمة غير الحية لا تمتلكها. "تتكون الهياكل المتكاملة للفيزياء الذرية من عدد معين من الخلايا الأولية ، نواة ذريةوالإلكترونات ولا تظهر أي تغير في الزمن إلا إذا كانت مضطربة من الخارج. في حالة حدوث مثل هذا الانتهاك الخارجي ، فهم ، صحيح ، يتفاعلون معه بطريقة ما ، ولكن إذا لم يكن الانتهاك كبيرًا جدًا ، فإنهم يعودون إلى وضعهم الأصلي عندما يتم إيقافه. لكن الكائنات الحية ليست تشكيلات ثابتة. تشير المقارنة القديمة للكائن الحي مع اللهب إلى أن الكائنات الحية ، مثل اللهب ، هي شكل تمر من خلاله المادة بمعنى معين كتيار.
8. تعتمد حياة الكائن الحي على عاملين - الوراثة ، التي يحددها الجهاز الجيني ، والتنوع ، اعتمادًا على الظروف البيئية ورد فعل الفرد تجاهها. من المثير للاهتمام أن الحياة الآن على الأرض لا يمكن أن تنشأ بسبب الغلاف الجوي للأكسجين ومقاومة الكائنات الحية الأخرى. بمجرد ولادتها ، تكون الحياة في طور التطور المستمر.
9. القدرة على التكاثر. "تقدم الإنجاب بدرجة عالية لدرجة أنه يؤدي إلى صراع من أجل الحياة ونتائجه - الانتقاء الطبيعي".
ما هو مصدر الطاقة لجميع الكائنات الحية؟
يجب تزويدها بجميع وظائف الأنظمة الحية التي تتطلب إنفاق الطاقة من بعض المصادر الخارجية. إنها مواد عضوية بها طاقة كيميائية مخزنة فيها. تصنع بعض الكائنات الحية هذه المواد داخل نفسها من مواد غير عضوية. على سبيل المثال ، من ثاني أكسيد الكربون والماء تحت تأثير ضوء الشمس(تسمى هذه العملية التمثيل الضوئي) أو في عملية الأكسدة (التخليق الكيميائي في بعض البكتيريا). تسمى هذه الكائنات ذاتية التغذية. معظم ذاتية التغذية عبارة عن نباتات خضراء تقوم بعملية التمثيل الضوئي. تكيف جزء آخر من الكائنات الحية (على سبيل المثال ، جميع الحيوانات والبشر) ، يسمى الكائنات غيرية التغذية ، مع استهلاك الطاقة من المواد العضوية الجاهزة التي يتم تصنيعها بواسطة ذاتية التغذية.
المواد العضوية المغذية التي تمتصها الكائنات غيرية التغذية لها ترتيب أكبر (إنتروبيا أقل) من المنتجات الأيضية المفرزة. الكائنات غيرية التغذية تنقل الترتيب (غير الانتروبيا) من البيئة الخارجية إلى نفسها. بالنسبة إلى autotrophs ، يتم تحقيق نفس الهدف من خلال الأداء العمل الداخليبسبب طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي للشمس.
وبالتالي ، فإن الغرض من التمثيل الغذائي ، أي تبادل مواد النظام الحي مع البيئة الخارجية ، هو الحفاظ على مستوى معين من تنظيم هذا النظام وأجزائه. يتم تحقيق هذا الهدف من خلال الاختيار من الخارج للمواد والطاقة التي توفر التركيب الكيميائي. ضروري للجسموكذلك إزالة كل ما لا يمكن استخدامه من النظام الحي. التمثيل الغذائي ضروري لمواجهة الزيادة في الانتروبيا التي تسببها عمليات لا رجعة فيها في نظام حي.
بين نوعين من الكائنات الحية - ذاتية وغيرية التغذية - هناك علاقة غذائية (غذائية). تشكل النظم الحية سلاسل الغذاء: يتم نقل الطاقة المتراكمة أثناء عملية التمثيل الضوئي للنباتات من خلال الحيوانات العاشبة إلى الحيوانات المفترسة ؛ الحلقة الأخيرة في السلسلة الغذائية هي الميكروبات التي تعالج مسألة الكائنات الحية الميتة مواد غير عضوية. بعد ذلك ، يمكن لهذه الجزيئات أن تشارك مرة أخرى في تكوين الأنظمة الحية. نتيجة لذلك ، تم تشكيل تداول عالمي للمواد في المحيط الحيوي ، والذي يرجع إلى ما يسمى بالدورات البيوجيوكيميائية. أهمها دورات الدورة الدموية في المحيط الحيوي للمياه ، وكذلك العناصر التي تشكل النظم الحية.
المصدر الأساسي لتدفق الطاقة الذي يمر عبر جميع سلاسل الغذاء في المحيط الحيوي هو طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي الشمسي الذي يضرب سطح الأرض في النطاق المرئي (الضوء). التحول النهائي في سلاسل الغذاء هو إطلاق الطاقة على شكل حرارة أثناء معالجة البقايا العضوية بواسطة الميكروبات. يتم إرجاع كل الطاقة المنبعثة في عملية النشاط الحيوي في المحيط الحيوي بواسطة سطح الأرض إلى الفضاء العالمي ، بشكل أساسي في شكل نطاق الأشعة تحت الحمراء الكهرومغناطيسي.
في توازن الطاقة العالمي ، من المهم بشكل أساسي أن تكون إنتروبيا إشعاع الموجة القصيرة التي تصل إلى الأرض أقل من الإنتروبيا إشعاع الموجة الطويلةيعيد إشعاع كوكبنا. بسبب هذا الاختلاف السلبي في الانتروبيا ، فإن تكوين وصيانة الهياكل المنظمة على سطح الأرض أمر ممكن (كما يحدث في العديد من الأنظمة الطبيعية الأخرى). المحيط الحيوي للأرض بأكمله عبارة عن نظام منظم للغاية ، يتم الحفاظ على انتظامه بسبب توازن الكون السلبي.
بداية الحياة على الأرض.
بداية الحياة على الأرض هي ظهور الأحماض النووية القادرة على إعادة إنتاج البروتينات. لا يزال الانتقال من المواد العضوية المعقدة إلى الكائنات الحية البسيطة غير واضح. نظرية التطور البيوكيميائييقدم فقط مخططًا عامًا. وفقًا لذلك ، على الحدود بين المواد العضوية - جلطات المواد العضوية - يمكن أن تصطف جزيئات الهيدروكربونات المعقدة ، مما أدى إلى تكوين بدائي غشاء الخليةتوفير الاستقرار ل coacervates. نتيجة لإدراج جزيء قادر على التكاثر الذاتي في المحار ، خلية بدائيةقادرة على النمو.
أصعب شيء في هذه الفرضية هو شرح قدرة الأنظمة الحية على التكاثر الذاتي ، أي. الانتقال من أنظمة جامدة معقدة إلى كائنات حية بسيطة. لا شك أن المعرفة الجديدة ستدرج في نماذج أصل الحياة ، وستكون أكثر تبريرًا. لكن ، نكرر ، كلما اختلف الجديد من الناحية النوعية عن القديم ، زاد صعوبة تفسير حدوثه. لهذا نتحدث هنا عن النماذج والفرضيات وليس عن النظريات.
على أي حال، الخطوة التاليةفي تنظيم الكائنات الحية ، يجب أن يكون هناك تكوين أغشية تحدد مخاليط من المواد العضوية من البيئة. بمظهرها ، يتم الحصول على الخلية - "وحدة الحياة" ، والفرق البنيوي الرئيسي بين الحية وغير الحية. تحدث جميع العمليات الرئيسية التي تحدد سلوك الكائن الحي في الخلايا. بالآلاف تفاعلات كيميائيةتحدث في وقت واحد حتى تتمكن الخلية من الحصول على العناصر الغذائية الضرورية ، وتوليف الجزيئات الحيوية الخاصة وإزالة النفايات. الإنزيمات ذات أهمية كبيرة للعمليات البيولوجية في الخلية. غالبًا ما تكون عالية التخصص ويمكن أن تؤثر على رد فعل واحد فقط. مبدأ عملها هو أن جزيئات المواد الأخرى تميل إلى الارتباط بالمواقع النشطة لجزيء الإنزيم. هذا يزيد من احتمالية اصطدامها ، وبالتالي معدل التفاعل الكيميائي.
يتم تصنيع البروتين في سيتوبلازم الخلية. تصنع كل خلية بشرية تقريبًا أكثر من 10000 بروتين مختلف. حجم الخلية - ميكرومتر إلى أكثر من متر واحد (بوصة الخلايا العصبيةوجود عمليات). يمكن تمييز الخلايا (عصب ، عضلات ، إلخ). معظمهم لديهم القدرة على التعافي ، لكن البعض ، مثل العصبيين ، لا يفعلون ذلك أو لا يفعلون شيئًا تقريبًا.
الأساس المادي للحياة.
أدى القرن العشرين إلى إنشاء النماذج العلمية الأولى لأصل الحياة. في عام 1924 ، في كتاب ألكسندر إيفانوفيتش أوبارين "أصل الحياة" ، تمت صياغة مفهوم العلوم الطبيعية لأول مرة ، والذي بموجبه نشوء الحياة هو نتيجة لتطور طويل على الأرض - أول مادة كيميائية ، ثم كيميائية حيوية. حاز هذا المفهوم على أكبر قدر من الاعتراف في المجتمع العلمي.
متميز الخطوات التاليةالأنظمة الحية ، بدءًا من الأبسط ثم تتبع مسار المضاعفات التدريجية. من الناحية المادية ، من أجل تكوين الحياة ، نحتاج أولاً وقبل كل شيء إلى الكربون. تعتمد الحياة على الأرض على هذا العنصر ، على الرغم من أنه من حيث المبدأ يمكن افتراض وجود الحياة على أساس السيليكون. ربما توجد في مكان ما في الكون "حضارة السيليكون" ، لكن الكربون هو أساس الحياة على الأرض.
ما هو سبب ذلك؟ يتم إنتاج ذرة الكربون في أعماق النجوم الكبيرة بالكمية اللازمة لتشكيل الحياة. الكربون قادر على إنشاء هياكل متنوعة (عدة عشرات الملايين) ، متحركة ، منخفضة التوصيل الكهربائي ، هلامية ، مشبعة بالماء ، طويلة ملتوية مثل الهياكل. مركبات الكربون مع الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت والحديد لها خصائص تحفيزية رائعة وبناء وطاقة ومعلومات وخصائص أخرى.
يمكن أن يُعزى الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين إلى جانب الكربون إلى "طوب" الكائنات الحية. تتكون الخلية من 7٪ أكسجين ، 17٪ كربون ، 10٪ هيدروجين ، 3٪ نيتروجين. تنتمي جميع اللبنات الأساسية للحياة إلى أكثر العناصر استقرارًا وانتشارًا في الكون. العناصر الكيميائية. تتحد بسهولة مع بعضها البعض وتتفاعل ولها وزن ذري منخفض. مركباتها قابلة للذوبان في الماء بسهولة.
وفقًا للبيانات الفلكية الراديوية ، نشأت المواد العضوية ليس فقط قبل ظهور الحياة ، ولكن أيضًا قبل تكوين كوكبنا. لذلك، المواد العضويةمن أصل غير بيولوجي كانت موجودة على الأرض بالفعل أثناء تكوينها.
عندما تشكلت الأرض من الغبار الكوني (جزيئات الحديد والسيليكات - المواد التي تشمل السيليكون) والغاز ، فمن المحتمل جدًا أن تتكثف الغازات في الأجزاء الخارجية من النظام الشمسي. يمكن أيضًا تصنيع المركبات العضوية على سطح حبيبات الغبار.
إن الدراسات الكيميائية والمتعلقة بالحفريات لأقدم رواسب ما قبل الكمبري ، وخاصة التجارب النموذجية العديدة التي تعيد إنتاج الظروف التي سادت على سطح الأرض البدائية ، تجعل من الممكن فهم كيفية تشكل المواد العضوية المتزايدة التعقيد في ظل هذه الظروف.
الحياة ممكنة فقط في ظل ظروف فيزيائية وكيميائية معينة (درجة الحرارة ، وجود الماء ، الأملاح ، إلخ). إنهاء عمليات الحياة ، على سبيل المثال ، أثناء تجفيف البذور أو التجميد العميق للكائنات الصغيرة ، لا يؤدي إلى فقدان قابليتها للحياة. إذا تم الحفاظ على الهيكل سليمًا ، فإنه يضمن استعادة عمليات الحياة عندما يعود إلى الظروف الطبيعية.
أيضًا ، لظهور الحياة ، هناك حاجة إلى نطاقات معينة من درجات الحرارة والرطوبة والضغط ومستويات الإشعاع واتجاه معين في تطور الكون والوقت. تؤدي الإزالة المتبادلة للمجرات إلى حقيقة أن إشعاعها الكهرومغناطيسي يأتي إلينا أكثر ضعفًا. إذا كانت المجرات تقترب ، فإن كثافة الإشعاع في الكون ستكون كبيرة جدًا بحيث لا يمكن أن توجد الحياة. تم تصنيع الكربون في النجوم العملاقة منذ عدة مليارات من السنين ، وإذا كان عمر الكون أقل ، فلن تكون الحياة قد نشأت أيضًا. يجب أن يكون للكوكب كتلة معينة من أجل الحفاظ على الغلاف الجوي.
تنظيم النظم الحية.
منذ بداية الحياة ، كانت الطبيعة العضوية في تطور مستمر. استمرت عملية التطور لمئات الملايين من السنين ، وكانت نتيجتها مجموعة متنوعة من أشكال الحياة ، والتي لم يتم وصفها وتصنيفها بالكامل في كثير من النواحي.
تتمثل الحياة على الأرض في كائنات نووية وما قبل نووية ، وحيدة الخلية ومتعددة الخلايا ؛ متعددة الخلايا ، بدورها ، ممثلة بالفطريات والنباتات والحيوانات. أي من هذه الممالك توحدها أنواع وفئات وأوامر وعائلات وأجناس وأنواع ومجموعات وأفراد مختلفة.
تم استعارة الأفكار الأولى حول أنظمة ومستويات تنظيم الأنظمة الحية من تجربة دراسة الحياة البرية. ترتبط الخطوة النظرية التالية في فهم جوهر القضايا حتماً بتحليل نظام حي معين ، وتقسيمه إلى أنظمة وعناصر فرعية منفصلة ، ودراسة بنية النظام ، وتحديد المستويات الهيكلية المختلفة لتنظيم الأنظمة الحية.
هناك عدة مستويات مختلفة من تنظيم الكائنات الحية: الجزيئية ، والخلوية ، والأنسجة ، والعضو ، والجينات ، والسكان ، والأنواع ، والمركز الحيوي ، والغلاف الحيوي. تم تمييز المستويات المدرجة لسهولة الدراسة.
في دراسة المستوى الجيني الجزيئي ، على ما يبدو ، تم تحقيق أكبر قدر من الوضوح في تعريف المفاهيم الأساسية ، وكذلك في تحديد البنى والظواهر الأولية. كشف تطور نظرية الكروموسومات في الوراثة ، وتحليل العملية الطفرية ، ودراسة بنية الكروموسومات ، والعاقمات ، والفيروسات ، عن السمات الرئيسية لتنظيم البنى الجينية الأولية والظواهر المرتبطة بها.
تشكلت فكرة المستويات الهيكلية للمنظمة تحت تأثير الاكتشاف نظرية الخليةهياكل الأجسام الحية. في منتصف القرن التاسع عشر. كانت الخلية تعتبر آخر وحدة من المادة الحية ، مثل ذرة الأجسام غير العضوية. اقترح L. Pasteur ذلك أهم عقارمن كل المواد الحية هو عدم تناسق جزيئي ، مشابه لعدم تناسق اليسار و اليد اليمنى. بناءً على هذا القياس ، العلم الحديثكانت هذه الخاصية تسمى chirality الجزيئية (من الهتاف اليوناني ، "اليد").
إلى جانب دراسة بنية البروتين ، تمت دراسة آليات الوراثة وتكاثر الأنظمة الحية بشكل مكثف في الخمسين عامًا الماضية.
أصبحت هذه المشكلة حادة بشكل خاص لعلماء الأحياء فيما يتعلق بتعريف الحدود بين الأحياء وغير الحية. التمييز العلمي الدقيق بين المعيشة وغير الحية يواجه بعض الصعوبات. هناك ، كما كانت ، أشكال انتقالية من اللا حياة إلى الحياة. نشأ جدل كبير حول طبيعة الفيروسات التي لديها القدرة على التكاثر الذاتي ، ولكنها غير قادرة على تنفيذ العمليات التي ننسبها عادةً إلى الأنظمة الحية: تبادل المادة ، والاستجابة للمحفزات الخارجية ، والنمو ، وما إلى ذلك.
لا تمتلك الفيروسات الموجودة خارج خلايا كائن حي آخر أيًا من سمات الكائن الحي. لديهم جهاز وراثي ، لكنهم يفتقرون إلى الإنزيمات الرئيسية اللازمة لعملية التمثيل الغذائي ، وبالتالي يمكنهم النمو والتكاثر فقط عن طريق اختراق خلايا الكائن الحي المضيف واستخدام أنظمة الإنزيم الخاصة به. من الواضح ، إذا اعتبرنا عملية التمثيل الغذائي خاصية مُحددة لكائن حي ، فلا يمكن تسمية الفيروسات بالكائنات الحية ، ولكن إذا تم اعتبار قابلية التكاثر مثل هذه الخاصية ، فيجب أن تُنسب إلى الأجسام الحية. اعتمادًا على الميزة التي نعتبرها الأكثر أهمية ، نقوم بتصنيف الفيروسات في الأنظمة الحية أم لا. قد يبدو غريبًا ، لكن لا يوجد حتى الآن تعريف لمفهوم "الحياة ، العيش" الذي يرضي الجميع.
اذهب إلى المستوى الجزيئيلقد غير البحث إلى حد كبير فكرة آلية التباين. وفقًا لوجهة النظر السائدة ، فإن المصدر الرئيسي للتغييرات والاختيار اللاحق هو الطفرات التي تحدث على المستوى الجيني الجزيئي. ومع ذلك ، بالإضافة إلى نقل الخصائص من كائن حي إلى آخر ، هناك آليات أخرى للتغير ، وأهمها "إعادة التركيب الجيني". في بعض الحالات ، التي تسمى "كلاسيكية" ، لا تؤدي إلى زيادة المعلومات الجينية ، والتي يتم ملاحظتها بشكل أساسي في الكائنات الحية الأعلى. في حالات أخرى "غير كلاسيكية" ، يكون إعادة التركيب مصحوبًا بزيادة في معلومات جينوم الخلية. في هذه الحالة ، يمكن تضمين أجزاء من كروموسوم الخلية المانحة في كروموسوم الخلية المتلقية ، أو يمكن أن تظل في حالة كامنة ، ولكن تحت تأثير عوامل خارجيةتصبح نشطة وبالتالي يمكنها الاتصال بالخلية المتلقية.
أدت الدراسة الإضافية للأشكال "غير التقليدية" لإعادة التركيب الجيني إلى اكتشاف عدد من العناصر الجينية المحمولة أو "المهاجرة". وأهم هذه العناصر الجينية المستقلة تسمى البلازميدات ، والتي تعمل بمثابة ناقلات نشطة للمعلومات الجينية. بناءً على هذه النتائج ، اقترح بعض العلماء أن العناصر الجينية "المهاجرة" تسبب تغيرات أكثر أهمية في جينومات الخلية من الطفرات.
كل هذا لا يسعه إلا أن يثير السؤال: هل الانتقاء الطبيعي يعمل على المستوى الجيني الجزيئي؟
أدى ظهور "نظرية الطفرة المحايدة" إلى تفاقم الوضع أكثر من ذلك ، لأنها تثبت أن التغيرات في وظائف جهاز تخليق البروتين ناتجة عن طفرات عشوائية محايدة لا تؤثر على التطور. على الرغم من أن هذا الاستنتاج غير مقبول بشكل عام ، إلا أنه من المعروف جيدًا أن فعل الانتقاء الطبيعي يتجلى على مستوى النمط الظاهري ، أي كائن حي كامل ، وهذا مرتبط بالفعل بمستوى أعلى من البحث.
تطوير المفهوم الحديث للوحدة البيوكيميائية لجميع الكائنات الحية.
بينما في علم الأحياء لا توجد طرق للبحث الفيزيائي والكيميائي وأي مفاهيم نظرية واضحة ، تم تقليل جوهر الحياة إلى وجود نوع من "القوة الغامضة" ، والتي بفضلها تتطور جميع الكائنات الحية وتتكاثر. هذا النهج لفهم الأحياء يسمى الحيوية. قادت الحيوية الباحثين إلى المسار الخطأ ولم تساهم في فهم مبادئ عمل الكائنات الحية. تم الكشف عن هذه المبادئ على طول الطريق دراسة تفصيليةعمليات تبادل المادة والطاقة والمعلومات في الأنظمة الحية بمستويات مختلفة من التنظيم ، من الخلية إلى المحيط الحيوي.
يؤدي تعميق المعرفة الحديثة حول أصل الحياة إلى ظهور نظريات مختلفة عن تطور ما قبل علم الأحياء. هناك عدة وجهات نظر حول طبيعة تكوين الحياة على الأرض.
الأول هو كما يلي: نشأت الحياة على الأرض من أشكال غير حية (معدنية).
لذلك:
أ)الحياة هي ناقل موجه للتطور من الجماد إلى الأحياء ؛
ب)الخط الفاصل بين الأحياء وغير الحية حاد للغاية ، والحياة نفسها غير مستقرة للغاية ويمكنها في أي لحظة العودة إلى عالم الجماد ؛
الخامس)العيش من غير الأحياء - حدث لا يصدق تقريبًا! خاصة عندما تفكر في أنه لم يتم العثور على أي علامات للحياة على الكواكب القريبة.
الفرضية الثانية هي أن الحياة قد تطورت على الأرض. هذا يعني انه:
أ)الحياة هي نتاج الكون ، والأرض فقط الشروط اللازمةلتنميتها (في الفضاء الخارجيفي المدار بين المريخ والمشتري ، يوجد حزام كويكبات ، حيث تأتي إلينا أنواع معينة من النيازك (كوندريت!) من تركيز الكربون من أصل غير عضوي على الأرض ، والتي يمكن من خلالها تخليق المبدأ الأساسي للحياة - الأحماض الأمينية ؛
ب)أساس ما قبل الحياة هو تكوين مستقر للغاية ، حيث يمكنه التغلب على مسافات هائلة في الكون ؛
الخامس)جوهر مبدأ باستور-ريدي (الحي فقط من الحي) ؛
ز)الحياة ليست حدثًا نادرًا في الكون.
وفقًا لفرضية عالم الفيزياء الفلكية الإنجليزي جيمس جينز (1877-1946) ، يُفترض أن الحياة عبارة عن قالب يظهر على السطح. الأجرام السماوية. كان هذا البيان المتناقض هو التفسير الأكثر طبيعية لأصل الحياة.
عند تحليل ظاهرة المادة الحية ، يمكننا أن نستنتج أنها تمنع انحطاط المادة في الكون ، لأن جزءًا من حالتها غير الهيكلية يمر إلى حالة هيكلية ، مما يقلل من إنتروبيا النظام. التمثيل الضوئي هو خير مثال على ذلك.
حدث الانتقال من غير الحي إلى الحي بعد أن نشأت أساسيات نظامين أساسيين من أنظمة الحياة وتطورت على أساس الهياكل السابقة للبيولوجية: نظام التمثيل الغذائي (التمثيل الغذائي) ونظام تكاثر الخلية الحية. ليس من الممكن بعد تحديد كيفية حدوث هذا التطور بالضبط. في الطبيعة الحديثة ، نشهد النتيجة النهائية لتلك القفزة النوعية التي أدت إلى تكوين خلية حية ، وعملية التطور البيولوجي التي تلت ذلك.
أعطت دراسة هذه الأنظمة النتيجة العرضية الأكثر أهمية: تم تشكيل أساسيات العلوم الطبيعية الكاملة للطبيعة الحية ، بغض النظر عن مستوى تنظيم الهياكل المكونة لها. هذه الفكرة ، التي نشأت في القرن التاسع عشر ، اتخذت شكل مفهوم كامل للوحدة البيوكيميائية للأحياء في عشرينيات القرن الماضي ، وذلك بفضل عمل عالما الأحياء الدقيقة الهولنديين أ. حتى الآن ، تم إثبات هذا المفهوم من خلال نتائج الدراسات الشاملة التي تثبت بشكل شامل وحدة جميع الكائنات الحية من حيث الخصائص الأساسية: تشابه التركيب الكيميائي ، وخاصية تماثل الكائنات الحية ، والدور العالمي للأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) كمركب وناقل للطاقة المخزنة بيولوجيًا ؛ براعه الكود الجينيوإلخ.
فهرس.
1. جوريلوف أ. مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة. دورة المحاضرات - م: المركز 2000.
2. زاخاروف ف.ب. ، مامونتوف س.ج. ، سيفوجلازوف ف. مادة الاحياء: الأنماط العامة. كتاب مدرسي لـ 10-11 خلية. التعليم العام المؤسسات التعليمية. م: مطبعة المدرسة ، 1996.
3. مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة. كتاب مدرسي. إد. الأستاذ ف. لافرينينكو ، الأستاذ ف. راتنيكوف. م: "الثقافة والرياضة". جمعية النشر "UNITI" ، 1997.
4. Samygin S.I. ، Golubintsev V.O. ، Lyubchenko V.S. ، Minasyan L.A. مفاهيم العلوم الطبيعية الحديثة: إجابات الامتحان. سلسلة "اجتياز الامتحان". روستوف أون دون: "فينيكس" ، 2001.
5. Chipak Yu.A. ، Borisov D.A. ، Popova N.S. ، Sarafanova E.V. "فحص في سياق مفهوم العلوم الطبيعية الحديثة". إد. تلفزيون. ميكيفا. م .: "pre-izdat" ، 2004.
تشرح المقالة أهمية إقامة روابط بين مكونات الطبيعة الحية وغير الحية لممارسة تدريس المادة " العالم»في المدرسة الابتدائية يكشف أهمية هذا النشاط في تكوين الوعي البيئي تلاميذ المدارس، منهجية لكشف وإقامة روابط بين مكونات الطبيعة في سياق تعليم طلاب المدارس الابتدائية.
تحميل:
معاينة:
Maglinova B.B.
إقامة الروابط والعلاقات ظاهرة طبيعيةكوسيلة لتكوين وجهات النظر حول وحدة الطبيعة في عملية دراسة دورة "العالم من حولنا"
إنشاء روابط وترابط للظواهر الطبيعية كتكوين آراء يعني توحيد الطبيعة في مسار "العالم من حولنا"
الكلمات المفتاحية: الروابط ، الترابط ، النظرة ، النظرة العلمية ، الطبيعة الحية ، الطبيعة غير الحية ، وحدة الطبيعة.
الكلمات المفتاحية: الروابط ، الترابط ، النظرة إلى العالم ، النظرة العلمية ، الطبيعة المتحركة ، الطبيعة الجامدة ، توحيد الطبيعة.
الملخص: يوضح المقال أهمية إقامة روابط بين مكونات الطبيعة الحية وغير الحية لممارسة تدريس مادة "العالم من حولنا" في المدرسة الابتدائية ، ويكشف عن أهمية هذا النشاط في تكوين الوعي البيئي للطلاب الأصغر سنًا ، ويقدم منهجية لاكتشاف وإقامة روابط بين مكونات الطبيعة في سياق تعليم طلاب المدارس الابتدائية.
تعليق توضيحي: تشرح المقالة حقيقة إنشاء الروابط بين مكونات الطبيعة المتحركة وغير الحية لتدريس موضوع المدرسة "العالم من حولنا" في المدرسة الابتدائية. ويكشف عن أهمية هذا النشاط في تكوين الوعي البيئي لأطفال المدارس الابتدائية ويصف طرق الكشف وتأسيس الروابط بين مكونات الطبيعة في الدورة التعليمية لأطفال المدارس الابتدائية.
يعد الكشف عن الروابط بين مكونات الطبيعة غير الحية والحيوية وإقامة روابط بينها أمرًا مهمًا لممارسة تدريس مادة المدرسة "العالم المحيط" ، حيث يتيح لنا الكشف عن أهمية تأثير جميع مكونات الطبيعة على النشاط العمالي للأشخاص المرتبطين باستخدام الطبيعة ، ووفقًا لذلك ، تعليم موقف الرعاية تجاهها. في عملية تنفيذ هذه الفكرة ، يتم إنشاء فرص كبيرة نهج متكامللتعليم الطلاب الأصغر سنًا. ومن المعروف أن المعلم يقوم بتدريس الأطفال وتربيتهم وتنميتهم.
في هذا المقال سوف نركز على بعض احتمالات التنشئة والتعليم التنموي في عملية دراسة مقرر "العالم حول" في المدرسة الابتدائية ، وسنقدم أمثلة على إقامة روابط في الطبيعة ، في عملية تحديد أكثرها الظروف المواتيةلتنمية تفكير الأطفال.
بشكل عام ، دورة "العالم من حولنا" تدرس الطبيعة ، والتي أطلق عليها K.D. Ushinsky اسم المربي العظيم. وفقًا لـ K.D. Ushinsky ، "لإثارة إحساس حي بالطبيعة عند الأطفال يعني إثارة أحد أكثر التأثيرات المفيدة التي تثقف الروح" (1).
تكمن القيمة التي لا تقدر بثمن لموضوع "العالم من حوله" في حقيقة أنه يشكل أساس رؤية الطفل للعالم ، كما أنه يوفر فرصًا كبيرة لتنمية شخصيته. من خلال دراسة هذه الدورة ، يتلقى الطلاب الأصغر سنًا المعرفة العلمية ، حيث يتم تطويرها وفقًا للمبدأ التعليمي للشخصية العلمية وتضع وجهات نظر علمية للأطفال حول الطبيعة ، والتي تعد عناصر النظرة العلمية للعالم. في قلب هذه النظرة للعالم المادية الجدلية، والاعتراف بأولوية العالم المادي ووحدته وتنوعه. يتوصل الطلاب إلى استنتاج مفاده أن هذا العالم موجود بالفعل ، ويتطور ، ويمكن معرفته.
عند أداء مهام خاصة ، يلاحظ الطلاب الأصغر سنًا الأشياء والظواهر في الطبيعة ، ويراكمون في أذهانهم مخزونًا معينًا من الأفكار المحددة حول الطبيعة ويستكشفون كائنات الطبيعة بحواسهم. وهكذا ، من خلال الملاحظة ، يصبح الطفل مقتنعًا بوحدة الطبيعة وتنوعها. في سياق ملاحظات محددة ، يقيم روابط ، وفي بعض الحالات ، العلاقات بين العناصر الطبيعية المختلفة. على سبيل المثال ، عند مشاهدة وصول الطيور ، يمكن للطفل ضبطها اتصالات معقدة: يعتمد وصول الطيور في الربيع على درجة حرارة الهواء ، وذوبان الجليد ، وفتح الخزانات ، وظهور الحشرات. يصبح من الواضح أنه حتى تظهر الحشرات ، لن تطير الطيور ؛ لا يمكنك انتظار وصول الطيور المائية حتى تفتح الخزانات. ذوبان الثلوج وفتح الأنهار وظهور الحشرات يرتبط بزيادة درجة حرارة الهواء. يمكن للطفل إنشاء العديد من هذه الروابط. لاحظ أن كل شيء في الطبيعة يتغير ، وأن هذه التغييرات تحدث ليس فقط في الوقت المناسب ، ولكن أيضًا في الفضاء. هذا يعطي الطالب سببًا لاستخلاص استنتاجات مستقلة حول وحدة الطبيعة. بالطبع ، هذا لا يكفي لتكوين قناعات ديالكتيكية مادية مستقرة ، لكنها كافية لوضع العناصر وجهات النظر العلميةعلى الطبيعة.
حتى A.Ya.Gerd ، التي طورت موضوع "الدراسات الطبيعية" للصفوف الدنيا من المدرسة ، اهتمت بإقامة روابط وعلاقات متبادلة بين الظواهر الطبيعية ، ومنطق بناء الموضوع. كتب في عمله "دروس الموضوع": "الغرض من دروس المادة في المدرسة الشعبية ، بالإضافة إلى تطوير جوانب مختلفة من العقل ، هو إعطاء الطلاب ، بحلول الوقت الذي يغادرون فيه ، أفكارًا صحيحة وربما كاملة حول البيئة ، حول الأرض والكائنات التي تعيش عليها" (2). يتضح من البيان أعلاه أن A.Ya. اعتبر جيرد تطوير الطلاب في عملية الكشف عن مفهوم الطبيعة ككل ، الذي يتجلى في التنوع أمرًا مفروغًا منه. لهذا السبب A.Ya. قال غيرد: "منفصلون علوم طبيعية: علم الحيوان وعلم النبات وعلم المعادن والفيزياء - لا ينبغي أن يحدث في المدرسة الشعبية: هناك علم واحد فقط لا ينفصل - حول العالم العضوي وغير العضوي المحيط. يجب أن تسبق دراسة العالم غير العضوي دراسة العالم العضوي "(2).
تكوين آراء حول وحدة الطبيعة بين الطلاب الأصغر سنًا ، مدرسة إبتدائيةتم تصميمه لإرساء الأساس ليس فقط لتعليم العلوم الطبيعية ، ولكن أيضًا لإعداد ممثلي المجموعات العرقية المختلفة للحياة في بيئة متعددة الثقافات في دولة متعددة الجنسيات. على المرحلة الحاليةتوفر أنظمة التعليم الإقليمية تعليمًا في العلوم الطبيعية لخريجيها ، مما يساهم في استعدادهم للحياة في ظروف دولة اتحادية وحضارة حديثة ، من خلال تعريفهم بالعالم ، والروسية ، وكذلك الثقافة العرقية(6). أحد اتجاهات هذا العمل ، في رأينا ، هو الدلالة الإثنو ثقافية للتعليم.
يمكن تعريف نقاط البداية والأفكار الرئيسية للدلالة الإثنوثقافية لتعليم العلوم الطبيعية على النحو التالي: تكوين وجهات النظر حول وحدة الطبيعة ، مع مراعاة الخصائص العرقية والنفسية والآراء الفلسفية والتقاليد التربوية للناس ؛ التعرف على القيم الإنسانية العالمية ؛ التدريب على مبدأ - "من قريب إلى بعيد ، من العتبة الأصلية - إلى عالم المعرفة العالمية" ؛ مقدمة إلى معرفة العلوم الطبيعية ، مع مراعاة الأسس التقليدية لحياة مجموعة عرقية ؛ تبعا للتباين الميزات المحليةوالفرص واحتياجات الطلاب وأولياء أمورهم (وفقًا لـ A.B. Pankin).
يتضمن المكون العرقي الثقافي لمحتوى العملية التعليمية كل ثراء الثقافة العرقية ، ونظام دعم الحياة ، والتقاليد ، والصور النمطية للسلوك ، والأهداف والقيم الروحية المليئة بالمحتوى الحديث الجديد الذي يضمن التوفيق بين القيم التقليدية والقيم العالمية الموحدة المقدمة التقنيات الحديثة (5).
من المثير للاهتمام للغاية دراسات الروابط والعلاقات المتبادلة في الطبيعة بواسطة Klepinina Z.A ، والتي تم إثباتها في برنامج المؤلف "الطبيعة والناس". وفقًا لهذا البرنامج ، في الصف الأول ، تتم دراسة الطبيعة المحيطة ، ويتم إجراء دراسة شاملة للتغيرات الموسمية في الطبيعة الحية وغير الحية. الرابط الرئيسي في عمل المعلم بأكمله هو إنشاء علامات الفصول. يبدأ تأسيسهم بالطبيعة غير الحية. يمكن تصوير تسلسل هذا العمل في شكل رسم بياني.
العلاقات العادية
عند تحديد بوادر الفصول
مخطط 1.
موقع شمس الظهيرة في السماء ، الذي يحدد طول النهار والليل ، هو الحلقة الأولى في إقامة الروابط. في سياق ملاحظاته للشمس ، يجب على الطالب التأكد من أن ارتفاع الشمس في الظهيرة يتغير مع الفصول. وعليه فإن ارتفاع شمس الظهيرة وطول النهار من أهم علامات الفصول. تعتمد عناصر الطبيعة الأخرى ، وقبل كل شيء ، الطقس على هذه العلامات. في أغلب الأحيان ، الطلاب مدرسة إبتدائيةيتميز الطقس بعنصر واحد: دافئ - فاتر ، عاصف - بلا ريح ، واضح - غائم ، مع هطول الأمطار - لا هطول الأمطار. بشكل عام ، كل هذه العناصر تشكل الطقس. تتمثل مهمة المعلم في إقامة روابط بين عناصره الفردية أثناء مراقبة الطقس.
أهم عنصر في الطقس هو درجة حرارة الهواء. يعتمد ذلك على ارتفاع الشمس وطول النهار. إذن ، الرابط الثاني من الوصلات الذي يتعلمه الطالب هو اعتماد درجة حرارة الهواء على ارتفاع الشمس وطول النهار.
الرابط الثالث في إنشاء الروابط الطبيعية هو اعتماد هطول الأمطار على الغيوم. لذلك ، في عملية المراقبة ، يثبت الأطفال أنه في الخريف غالبًا ما تكون السماء مغطاة بالغيوم ، وهناك أمطار طويلة مستمرة ، على عكس الأمطار قصيرة المدى وغزيرة في الصيف. درجات الحرارة الأكثر برودة في الخريف تسبب الضباب. يمكن تضمين الضباب والصقيع والصقيع كعلامات لموسم الخريف.
عندما تنخفض درجة حرارة الهواء إلى ما دون الصفر ، يتجمد سطح التربة ويتشكل الجليد على المسطحات المائية. هذا هو الرابط الرابع في إقامة الروابط في الطبيعة غير الحية.
بعد إنشاء التبعيات في الطبيعة غير الحية ، من المستحسن القيام بعمل لتحديد الروابط بين الحياة البرية والطبيعة غير الحية. على المرحلة الأوليةالتدريب ، من المهم تحديد اعتماد تغييرات الغطاء النباتي على درجة إضاءة منطقة معينة بواسطة الشمس ودرجة حرارة الهواء. تسمح ملاحظات الحياة النباتية على مدار العام للأطفال بالاستنتاج أنه مع انخفاض ضوء الشمس وانخفاض درجة حرارة الهواء ، تبدأ أوراق الأشجار والشجيرات في تغيير لونها ، وتجف أعناقها وتنقطع عندما تهب الرياح. هكذا يبدأ تساقط الأوراق - إحدى ظواهر الخريف الرائعة في الطبيعة. يعد التغير في لون الأوراق وسقوطها من أهم علامات موسم الخريف.
على مثال عالم الحيوان أي. تحضير الحيوانات للتغييرات في الطبيعة غير الحية والحيوية ، يتم إنشاء روابط أكثر تعقيدًا. دعونا نتتبع هذا في مثال كيف تستعد الطيور والحيوانات لفصل الشتاء. يجب أن تتكيف الحيوانات والطيور مع الظروف الغذائية المتغيرة والطقس البارد والغطاء الثلجي. عند تحديد العلاقات ، نضع السبب المحدد في المقام الأول - تغيير في الظروف الغذائية.
يتغير التبعية في حياة الحيوان في الخريف
من التغيرات في الطبيعة غير الحية
مخطط 2.
يستمر العمل على تحديد الروابط والعلاقات في الصفين 3 و 4.
أمثلة الاتصال والترابط التي درسناها ، والتي تم وضعها أثناء دراسة موضوع "العالم من حولنا" ، هي أداة أساسيةتنمية تفكير الطلاب. يتم التعبير عن عملية التفكير بأكملها في تحديد الروابط في التعميمات ، والتي تصبح درجتها تدريجياً أكثر تعقيدًا مع تضمين مفاهيم جديدة. تتجلى المرحلة الأولية من التعميمات في الإدراك الحسي: من الأحاسيس إلى الإدراك ، ومن الإدراك إلى التصورات. المرحلة الحسية من الإدراك أهميةفي تعليم الأطفال الصغار ، كونه الأساس لتكوين المفاهيم والأحكام والاستنتاجات. تم التعبير عن هذا الحكم في بيان K.D. Ushinsky: "منطق الطبيعة هو المنطق الأكثر سهولة للأطفال - بصري ، لا جدال فيه. كل كائن جديد يجعل من الممكن ممارسة العقل من خلال المقارنات ، لإدخال مفاهيم جديدة في منطقة المكتسبة بالفعل ، لجعل الأجناس المدروسة تحت نوع واحد "(1).
الأدب:
- أوشينسكي ك. أب. م ، 1949 ، 5 ، ص. 252.
- جيرد أ. أعمال تربوية مختارة. م ، 1953 ، ص 83.
- جيرد أ. أعمال تربوية مختارة. م ، 1953 ، ص 90.
- Pankin A. B. تكوين الشخصية العرقية الثقافية: كتاب مدرسي. بدل لطلبة الجامعة / أ. بانكين. - م: ذ م م "بيج بير" ، 2004. - 272 ص.
- أوشينسكي ك. مفضل. soch.، M.، 1968، p.207
- Tsuryumova S.V. دلالة إثنية ثقافية للتعليم الإضافي للأطفال / تعليم إضافيالأطفال كعامل تنمية المؤسسات التعليمية أنواع مختلفة: مواد المؤتمر المراسلات العلمية والعملية لعموم روسيا / محرر. أ. زولوتاريفا. - ياروسلافل: دار النشر YaGPU ، 2008. - S. 137-140.
لفترة طويلة ، تطورت علوم الطبيعة الحية وغير الحية بشكل منفصل عن بعضها البعض ، وكان تداخل مجالات المعرفة هذه صعبًا.
A. Humboldt، C. Lyell، V.V. دوكوتشايف و ف. أظهر Vernadsky أن المكونات الحية وغير الحية (الخاملة) للأرض مترابطة وتشكل نظامًا واحدًا. أطلق على مجمل الكائنات الحية على الكوكب المادة الحية للمحيط الحيوي.
النظام هو كل ، يتكون من أجزاء (مكونات) مترابطة وتؤثر على بعضها البعض. المكونات الرئيسية للعالم المحيط هي الطبيعة الحية وغير الحية. هناك العديد من العلاقات المتبادلة بين الطبيعة الحية وغير الحية.
على سبيل المثال ، تحتاج جميع الكائنات الحية (ممثلو الحياة البرية) إلى الماء (أحد مكونات الطبيعة غير الحية) ، والحياة مستحيلة بدون ماء. في الوقت نفسه ، تحتفظ النباتات الحرجية الغنية بالرطوبة في التربة وترطب الهواء. بعد إزالة الغابات ، تقل كمية المياه في التربة ، وتصبح الأنهار ضحلة ، ويصبح المناخ أكثر جفافاً.
الكائنات الحية وغير الحية كذلك أنظمة معقدة. يشمل نظام الطبيعة الحية الكائنات الحية: النباتات والحيوانات والفطريات والبكتيريا ، والتي توجد بينها علاقات. على سبيل المثال ، تعمل النباتات كغذاء للحيوانات العاشبة. بعد الموت ، تدخل بقايا النباتات وبقايا الحيوانات إلى التربة ، حيث تعمل فطريات التربة والبكتيريا على تحللها إلى معادن ، أي. مواد بسيطة للغاية تتغذى عليها النباتات.
الحياة البرية عبارة عن مجموعة من الكائنات الحية. وهي مقسمة إلى خمس ممالك: البكتيريا والفطريات والنباتات والحيوانات. يتم تنظيم الطبيعة الحية في النظم البيئية التي تشكل المحيط الحيوي. السمة الرئيسية للمادة الحية هي المعلومات الجينية ، والتي تتجلى في التكاثر والطفرة.
نشأ الاهتمام بمعرفة الطبيعة الحية لدى الإنسان منذ وقت طويل جدًا ، في العصر البدائي ، وكان مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بأهم احتياجاته: الطعام ، والطب ، والملبس ، والسكن ، وما إلى ذلك. ومع ذلك ، فقط في الحضارات القديمة الأولى بدأ الناس في دراسة الكائنات الحية بشكل هادف ومنهجي ، لتجميع قوائم بالحيوانات والنباتات التي تعيش في مناطق مختلفة من الأرض. العلم الذي يدرس الكائنات الحية يسمى علم الأحياء. في الوقت الحاضر ، علم الأحياء عبارة عن مجموعة كاملة من العلوم المتعلقة بالحياة البرية. و ها هم تصنيفات مختلفةالأخير. على سبيل المثال ، وفقًا لأهداف الدراسة ، يتم تقسيم العلوم البيولوجية إلى علم الفيروسات وعلم الجراثيم وعلم النبات وعلم الحيوان والأنثروبولوجيا.
وفقًا لمستوى تنظيم الكائنات الحية ، يتم تمييز العلوم التالية:
تشريح مخصص للدراسة الهيكل العيانيالحيوانات؛
علم الأنسجة ، الذي يدرس بنية الأنسجة ؛
علم الخلايا هو دراسة الخلايا التي تتكون منها الكائنات الحية.
وفقًا لخصائص أو مظاهر الكائنات الحية ، فإن علم الأحياء يشمل:
علم الصرف - علم بنية أو بنية الكائنات الحية ؛
علم وظائف الأعضاء ، الذي يدرس وظائفهم ؛
علم الأحياء الجزيئي ، الذي يدرس البنية المجهرية للأنسجة والخلايا الحية ؛
علم البيئة ، الذي يدرس طريقة حياة النباتات والحيوانات وعلاقتها بالبيئة ؛
علم الوراثة ، الذي يدرس قوانين الوراثة وتنوع الكائنات الحية.
كل هذه التصنيفات إلى حد ما مشروطة ونسبية وتتقاطع مع بعضها البعض في نقاط مختلفة. هذا المركب متعدد الأوجه من العلوم البيولوجية يرجع إلى حد كبير إلى التنوع غير العادي للعالم الحي.
حتى الآن ، اكتشف العلماء ووصفوا أكثر من مليون نوع من الحيوانات ، وحوالي نصف مليون نوع من النباتات ، وعدة مئات الآلاف من أنواع الفطريات ، وأكثر من ثلاثة آلاف نوع من البكتيريا. علاوة على ذلك ، فإن عالم الحياة البرية بعيد كل البعد عن الاستكشاف الكامل. يقدر عدد الأنواع الحية غير الموصوفة بما لا يقل عن مليون نوع. بجانب، كمية كبيرةأنواع الكائنات الحية انقرضت منذ فترة طويلة. وفقًا للبيانات العلمية الحديثة ، طوال فترة تطور الحياة على الأرض ، كان هناك عدد هائل من أنواع مختلفةالكائنات الحية - حوالي خمسمائة مليون.
من الواضح أن الطبيعة الحية هي مستوى جديد نوعيًا ، أعلى من تنظيم المادة ، أو ملف تطور العالم ، الذي ارتفع إلى مستوى غير عادي مقارنة بمرحلة الطبيعة غير الحية. ما هو هذا الاختلاف الجذري بين الطبيعة الحية وغير الحية؟ حدسيًا ، يفهم الجميع ما هو حي وما هو غير حي. ومع ذلك ، عند محاولة تحديد جوهر المعيشة ، تنشأ الصعوبات. اتضح أن الإجابة على السؤال عن ماهية الحياة أمر صعب للغاية.
على سبيل المثال ، التعريف الذي اقترحه الفيلسوف الألماني في القرن التاسع عشر معروف على نطاق واسع. فريدريك إنجلز ، الذي يعتبر الحياة وسيلة لوجود أجسام بروتينية ، ميزة مهمةوهو تبادل مستمر للمواد مع الطبيعة الخارجية المحيطة. ومع ذلك ، فإن الفأر الحي ، على سبيل المثال ، والشمعة المشتعلة ، من وجهة نظر فيزيائية كيميائية ، في نفس حالة التمثيل الغذائي مع البيئة الخارجية ، ويستهلكان الأكسجين بالتساوي ويطلقان ثاني أكسيد الكربون ، ولكن في حالة واحدة - نتيجة التنفس ، وفي الحالة الأخرى - في عملية الاحتراق. يوضح هذا المثال أن الأشياء الجامدة يمكنها أيضًا تبادل المواد مع البيئة ؛ أولئك. التمثيل الغذائي هو معيار ضروري ولكنه ليس كافيا لتحديد الحياة. يمكن قول الشيء نفسه عن طبيعة البروتين للكائنات الحية.
وبالتالي ، من المستحيل الإشارة إلى سمة رئيسية أو أساسية واحدة يتم من خلالها تمييز كائنات الطبيعة الحية والطبيعة غير الحية. لهذا علم الأحياء الحديثعند تعريف الكائنات الحية ووصفها ، ينطلق من الحاجة إلى تعداد العديد من الخصائص الأساسية للكائنات الحية. في الوقت نفسه ، يتم التأكيد على أن مجموع هذه الخصائص فقط هو الذي يمكن أن يعطي فكرة عن تفاصيل الحياة. تشمل هذه الميزات أو الخصائص ما يلي:
تتميز الكائنات الحية ببنية أكثر تعقيدًا بكثير من الأجسام غير الحية.
يتلقى أي كائن حي الطاقة من البيئة للحفاظ على نشاطه الحيوي. تستخدم معظم الكائنات الحية الطاقة الشمسية بشكل مباشر أو غير مباشر.
الكائنات الحية تتفاعل بنشاط مع البيئة. على سبيل المثال ، إذا دفعت حجرًا ، فسوف يتحرك بشكل سلبي ، وإذا دفعت حيوانًا ، فسوف يتفاعل بنشاط: سوف يهرب ، ويهاجم ، ويغير شكله ، وما إلى ذلك. القدرة على الاستجابة للمنبهات الخارجية هي خاصية عالمية للكائنات الحية ، النباتات والحيوانات على حد سواء.
لا يمكن للكائنات الحية أن تتغير فحسب ، بل إنها تصبح أيضًا أكثر تعقيدًا. لذلك ، على سبيل المثال ، للنبات فروع جديدة ، والحيوان له أعضاء جديدة ، والتي تختلف بشكل كبير في مظهروبحسب الجهاز من الذين ولدتهم.
كل الكائنات الحية تتكاثر. علاوة على ذلك ، فإن النسل يشبه الوالدين ، وفي نفس الوقت يختلفون عنهم بطريقة ما.
يرجع التشابه بين الأبناء والوالدين إلى سمة مهمة أخرى للكائنات الحية - القدرة على نقل المعلومات الوراثية المتضمنة فيها إلى الأحفاد ، والموجودة في الجينات (من الجينات اليونانية - الأصل) - أصغر الجسيمات ثلاثية الأبعاد وأكثرها تعقيدًا الموجودة في نوى خلايا الكائنات الحية. المادة الجينية توجه تطور الكائن الحي. هذا هو السبب في أن النسل يشبه الوالدين. ومع ذلك ، فإن المعلومات الوراثية أثناء حياة الكائن الحي ، وكذلك أثناء النقل ، يتم تشويهها أو تغييرها إلى حد ما. في هذا الصدد ، فإن الأحفاد لا يشبهون والديهم فحسب ، بل يختلفون أيضًا عنهم.
تتكيف الكائنات الحية جيدًا مع بيئتها. يتوافق هيكل الطائر والأسماك والضفدع ودودة الأرض تمامًا مع الظروف التي يعيشون فيها. لا يمكن قول هذا عن الجماد: على سبيل المثال ، الحجر "لا يهتم" بمكانه - يمكن أن يقع في قاع نهر أو يغرق في حقل ، أو يطير حول الأرض كما هو الأقمار الصناعية الطبيعية. ومع ذلك ، إذا أجبرنا ، على سبيل المثال ، طائرًا على العيش في أعماق النهر ، وسمكة - في الغابة ، فإن هذه الكائنات الحية ستموت بالطبع. ببساطة ، الاختلافات الرئيسية بين الكائنات الحية وغير الحية هي أن جميع الكائنات الحية تأكل وتتنفس وتنمو وتتكاثر ، في حين أن الجماد لا يأكل أو يتنفس أو ينمو أو يتكاثر.
في الحياة البرية ، من الممكن أيضًا التمييز بين المستويات الهيكلية الرئيسية ، أو مراحل التعقيد. أولها المستوى الجزيئي ، وهو الأشياء الصغيرة للغاية للكائنات الحية ، أي جزيئات الحمض النووي ، التي تحتوي على المعلومات الوراثية للكائنات الحية. المستوى التالي هو الخلوي ، تليها الأنسجة العضوية و مستويات الكائن الحي. يأتي بعد ذلك المستويات الخاصة بالسكان والمتكاثر الحيوي ، أو مستويات النظام البيئي. التكاثر الحيوي (النظام البيئي) هو قطعة أرض مع جميع الكائنات الحية التي تعيش فيها ، وموائلها غير الحية ؛ بمعنى آخر ، بكل مقومات طبيعتها الحية وغير الحية. أمثلة على التكاثر الحيوي ، أو النظم البيئية ، هي غابة أو بحيرة أو حقل ، إلخ. الخطوة الأخيرة في التسلسل الهرمي لمستويات تنظيم العالم الحي هي المحيط الحيوي ، وهو مجموع الكائنات الحية على الأرض مع بيئتها الطبيعية.
تخضع الجزيئات التي تتكون منها الكائنات الحية لجميع قوانين الكيمياء المعروفة ، ولكنها ، بالإضافة إلى ذلك ، تتفاعل مع بعضها البعض وفقًا لنظام مبادئ آخر ، يمكن إعطاؤه اسم شائع- المنطق الجزيئي للحالة الحية. لا تمثل هذه المبادئ دائمًا بعض القوانين أو القوى الفيزيائية الجديدة غير المعروفة حتى الآن. يجب اعتبارهم أكثر شبهاً نظام خاصالانتظام الذي يميز طبيعة ووظائف وتفاعل الجزيئات الحيوية ، أي الجزيئات التي تشكل جزءًا من الكائنات الحية.
تحتوي جميع الكائنات الحية على جزيئات عضوية كبيرة مبنية وفقًا لخطة عامة. معظم المكونات الكيميائية للكائنات الحية عبارة عن مركبات عضوية ، أي مركبات الكربون التي ترتبط فيها ذرات الكربون بشكل تساهمي مع ذرات كربون أخرى ، بالإضافة إلى ذرات الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين. تتكون المادة الحية من مجموعة متنوعة من المركبات العضوية ، وكثير منها عبارة عن جزيئات كبيرة ومعقدة بشكل غير عادي. حتى أبسط وأصغر الخلايا البكتيرية تحتوي على عدد كبير جدًا من الجزيئات العضوية المختلفة. على سبيل المثال ، في خلية بكتيرية الإشريكية القولونية(الإشريكية القولونية الشائعة) هناك حوالي 5000 أنواع مختلفةمركبات عضوية ، بما في ذلك 3000 بروتين مختلف و 1000 نوع مختلف من الأحماض النووية.
البروتينات والأحماض النووية عبارة عن جزيئات كبيرة ومعقدة جدًا (جزيئات كبيرة) ، ولا يُعرف التركيب الدقيق إلا لعدد قليل منها. في جسم الإنسان الأكثر تعقيدًا ، يوجد حوالي 5.000.000 نوع من جزيئات البروتين. في الواقع ، يحتوي كل نوع من الكائنات الحية على مجموعته الخاصة من البروتينات والأحماض النووية ، وتتميز جميعها تقريبًا بوضوح عن البروتينات والأحماض النووية التي تنتمي إلى أنواع أخرى. نظرًا لوجود حوالي 10 ملايين نوع من الكائنات الحية ، فمن السهل حساب أن كل هذه الأنواع مجتمعة يجب أن تحتوي ، على الأقل ، على 1011 بروتينًا مختلفًا وتقريبًا العديد من الأحماض النووية المختلفة. ومع ذلك ، وللمفارقة ، فإن كل التنوع الهائل للجزيئات العضوية في الكائنات الحية يعود إلى صورة بسيطة إلى حد ما. وذلك لأن جميع الجزيئات الكبيرة في الخلية تتكون من عدة أنواع من الجزيئات البسيطة والصغيرة المستخدمة كوحدات بناء ، والتي ترتبط في سلاسل طويلة تحتوي على ما بين 50 إلى عدة آلاف من الوحدات.
تتكون الجزيئات الطويلة الشبيهة بالسلسلة من الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) من أربعة أنواع فقط من لبنات البناء - deoxyribonucleotides ، مرتبة في تسلسل محدد. البروتينات عبارة عن سلاسل تتكون من 20 نوعًا من الأحماض الأمينية المختلفة المرتبطة تساهميًا مع بعضها البعض - مركبات عضوية ذات وزن جزيئي منخفض ذات بنية معروفة. يمكن ترتيب هذه الأحماض الأمينية في مجموعة متنوعة من التسلسلات وتشكيل مجموعة كبيرة ومتنوعة من البروتينات ، تمامًا مثل الحروف الأبجدية الـ 33 مرتبة في ترتيب معين، وتشكل عددًا غير محدود تقريبًا من الكلمات والجمل وحتى الكتب. علاوة على ذلك ، فإن النيوكليوتيدات الأربعة التي تشكل جميع الأحماض النووية و 20 من الأحماض الأمينية التي تشكل جميع البروتينات هي نفسها في جميع الكائنات الحية ، بما في ذلك الحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة. هذه الحقيقة تشهد بشكل مقنع لصالح حقيقة أن جميع الكائنات الحية تنحدر من سلف مشترك.
بالنسبة للجزيئات البسيطة ، التي تُبنى منها جميع الجزيئات الكبيرة ، هناك ميزة رائعة أخرى مميزة. وهو يتألف من حقيقة أن كل واحد منهم يؤدي عدة وظائف في الخلية في وقت واحد. تعمل الأحماض الأمينية المختلفة ليس فقط كوحدات بناء للبروتينات ، ولكن أيضًا كسلائف للهرمونات ، والقلويدات ، والأصباغ ، والعديد من الجزيئات الحيوية الأخرى. تستخدم النيوكليوتيدات ليس فقط كأجزاء بناء للأحماض النووية ، ولكن أيضًا كأنزيمات مساعدة وحاملات طاقة. في الكائنات الحية ، لا توجد عادة مركبات لا تؤدي بعض الوظائف ، على الرغم من أن وظائف بعض الجزيئات الحيوية لا تزال غير معروفة لنا. بناءً على كل هذه الاعتبارات ، من الممكن صياغة عدد من مبادئ المنطق الجزيئي للكائنات الحية: بنية الجزيئات البيولوجية بسيطة في أساسها. تتكون جميع الكائنات الحية من نفس الجزيئات المستخدمة كوحدات بناء ، مما يشير إلى أصلها من سلف مشترك. يتم الحفاظ على هوية الكائنات الحية لكل نوع بسبب وجود مجموعة من الأحماض النووية والبروتينات الخاصة بها فقط. تؤدي جميع الجزيئات الحيوية وظائف محددة في الخلايا.