Уровни организации живой природы: таблица свойства живых организмов

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 2964.

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 2964.

Вся жизнь на Земле упорядочена и имеет сложную иерархию от простого к сложному – уровни организации живой природы.

Материал подготовлен совместно с учителем высшей категории Макшаковой Натальей Алексеевной.

Опыт работы учителем биологии — 23 лет.

Уровни

Первый уровень в структурной организации живой материи молекулярный. Молекулы – мельчайшей частицы вещества, состоящей из атомов. Молекулы не являются живыми системами в отличии от клетки. К наукам, изучающим живое на молекулярном уровне, относятся биохимия и молекулярная биология. В живых телах молекулы образуют клетки, из которых в многоклеточных организмах строятся ткани и органы. Организмы, взаимодействуя между собой, образуют более сложные надорганизменные уровни. Наивысшим уровнем организации живой материи на Земле является биосфера.

Подробное описание уровней организации живой природы представлено в таблице.

Уровень

Элементы системы

Процессы

Молекулярный (молекулярно-генетический)

Атомы и ионы, молекулы органических и неорганических соединений, биополимеры – ДНК, РНК, белки, полисахариды.

Обмен веществ и превращение энергии, передача генетической информации.

Клеточный

Органоиды (органеллы) клетки, комплексы химических соединений.

Синтез и распад органических соединений, транспорт химических веществ, рост и размножение, раздражимость.

Тканевый

Специфичные клетки, межклеточное вещество.

Специализация клеток и выполнение ими соответствующих функций.

Органный

Разнотипные ткани, образующие органы.

Работа органов в зависимости от назначения: движение, газообмен, возбудимость, пищеварение и т.д.

Организменный (онтогенетический)

Системы органов, образующие многоклеточный организм – отдельную функциональную структуру животного или растительного происхождения. У одноклеточных организмов уровень совпадает с клеточным.

Наследственность, изменчивость, саморегуляция, рост и развитие, размножение.

Популяционно-видовой

Группы особей одного вида, объединённые в популяции. Несут единый генофонд, выделяются одинаковыми морфологическими и поведенческими признаками, занимают определённый ареал.

На уровне популяций начинаются эволюционные процессы: естественный отбор, борьба за существование (взаимодействие особей между собой и с окружающей средой), адаптация к изменяющимся условиями др.

Биогеоценотический (экосистемный)

Популяции разных видов, факторы среды

Круговорот веществ и поток энергии

Биосферный

Биогеоценозы, деятельность человека (ноосфера)

Биогенная миграция атомов, воздействие человека на биосферу.

Рис. 1. Уровни организации.

Каждый уровень организации имеет свои закономерности. Для изучения отдельного уровня выделены специализированные направления биологии. Например, начальный уровень изучают молекулярная биология и биохимия, клетку исследует цитология, ткани – гистология, популяции и их взаимодействие с окружающей средой – экология.

Одноклеточные и многоклеточные

Все организмы по своей структуре делятся на два типа:

  • одноклеточные – состоят из одной клетки;
  • многоклеточные – состоят из множества взаимосвязанных клеток.

Одноклеточные организмы ограничены оболочкой, под которой находится цитоплазма с органоидами – функциональными частицами клеток. Одноклеточные организмы схожи по строению и функциям с клетками многоклеточных организмов. Однако могут самостоятельно существовать, выполняя функции целого организма.

Представители одноклеточных организмов:

  • растения (эукариоты) – хламидомонада, хлорелла, эвглена зеленая;
  • животные (эукариоты) – амёба, инфузории;
  • грибы (эукариоты) – дрожжи;
  • бактерии (прокариоты) – кишечная палочка, кокки.
Рис. 2. Одноклеточные организмы.

Многоклеточные – более сложно организованные организмы. Наиболее примитивные – губки, самые сложные – млекопитающие.

Рис. 3. Многоклеточные организмы.

В отличие от одноклеточных многоклеточные организмы имеют больше уровней организации. Клетки в многоклеточном организме специализированы и выполняют определенные функции, образуя ткани и органы. Однако вне зависимости от сложности строения все организмы взаимодействуют с окружающей средой и являются частью более сложных уровней организации живой материи (популяций, экосистем, биосферы).

Свойства организмов

Всех представителей биосферы (одноклеточных и многоклеточных) объединяют свойства живых организмов:

  • размножение;
  • обмен веществ;
  • зависимость от энергии;
  • рост;
  • развитие;
  • раздражимость;
  • наследственность;
  • изменчивость.

Кроме того, живые организмы имеют единый химический состав. Основные элементы живой материи – азот, кислород, углерод, водород. Из них формируются белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.

Что мы узнали?

Из урока 9 класса биологии узнали об основных уровнях живой природы. Тема включала краткое описание иерархии живой природы, особенностей многоклеточных и одноклеточных организмов, а также отличительные свойства живых организмов.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Оценка доклада

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 2964.

А какая ваша оценка?

Уровни организации живой материи

☰

Живая материя на Земле представляет собой сложную систему, структуру которой определяет ряд иерархически связанных уровней — от органических молекул до биосферы, — возникших эволюционным путем.

Первый и самый низший уровень организации живой материи — это молекулярный. На нем выделяют биополимеры, которые не встречаются (или почти не встречаются) в неживой природе, и для которых характерны определенные химические реакции, а также образование комплексов молекул. На молекулярном уровне жизни осуществляются такие процессы как редупликация ДНК, синтез молекул АТФ, катализ и др. Это элементарные явления этого уровня, а элементарными объектами на нем являются биологические молекулы.

Следующий уровень — клеточный. Элементарной единицей на нем выступает клетка. Для нее характерно проявление почти всех свойств живого: обмен веществ и поток энергии, гомеостаз, размножение и др. Клетка лежит в основе живой материи на Земле, вне ее жизни нет.

Такие уровни организации живой материи как тканевой и органный часто объединяют в один — тканево-органный. Этот уровень характерен только для многоклеточных организмов. Элементарными единицами здесь являются ткани и органы. Ткань — это группа клеток, сходного строения и функциональности.

Она образуется в процессе онтогенеза многоклеточного организма путем дифференцировки клеток. Орган обычно состоит из нескольких разных тканей, объединенных между собой для выполнения единой функции. Органы, в свою очередь, объединяются в системы органов. Элементарными проявлениями жизни на тканево-органном уровне являются различные процессы жизнедеятельности, обеспечиваемые соответствующими тканями, органами, системами органов.

У одноклеточных организмов (например, инфузорий) есть специальные клеточные органоиды, аналогичные по функциям органам многоклеточных. Так сократительная вакуоль по-сути представляет собой выделительную систему, пищеварительная вакуоль — пищеварительную и т. п.

Организм, особь или индивидуум — это элементарная единица организменного уровня организации жизни. На этом уровне наиболее ярко проявляются такие свойства живой материи как рост и развитие (онтогенез), размножение, раздражимость. Для одноклеточных форм жизни организменный и клеточный уровни совпадают. Многоклеточный организм представляет собой комплекс систем органов, каждая из которых выполняет свои функции, но во взаимосвязи с другими системами.

Организмы одного вида живут в природе не изолированно друг от друга. Обычно они объединены в

популяции — совокупности особей одного вида, населяющих одно местообитание. Вид обычно состоит из множества популяций. Таким образом выделяют популяционно-видовой уровень организации живой материи. Именно в популяциях происходит половое размножение, накопление генетического разнообразия и элементарные эволюционные процессы, приводящие в конечном итоге к видообразованию. Т. е. эволюция жизни на Земле возможна только на надорганизменном уровне.

На биогеоценотическом (экосистемном) уровне происходит объединение популяций разных видов, но обитающих на одной территории. Эти популяции взаимосвязаны пищевыми цепями, потоком энергии, созданием друг для друга условий обитания. Биогеоценоз — элементарная единица этого уровня, для которого характерны такие явления как поток энергии и круговорот веществ.

Все биоценозы Земли составляют последний наивысший уровень организации жизни — биосферный. Элементарная единица — биосфера (причем только одна единственная). На этом уровне происходят глобальные круговороты веществ и превращения энергии, объединяющие все экосистемы в единое целое.

1.1 Темы и концепции биологии – Концепции биологии – 1-е канадское издание

Перейти к содержанию

Глава 1: Введение в биологию

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определять и описывать свойства жизни
  • Опишите уровни организации живых существ
  • Перечислите примеры различных разделов биологии

Посмотрите видео об эволюции путем естественного отбора.

Биология — наука, изучающая жизнь. Что такое жизнь? Это может показаться глупым вопросом с очевидным ответом, но дать определение жизни непросто. Например, раздел биологии, называемый вирусологией, изучает вирусы, которые обладают некоторыми характеристиками живых существ, но лишены других. Оказывается, хотя вирусы могут атаковать живые организмы, вызывать болезни и даже размножаться, они не соответствуют критериям, которые биологи используют для определения жизни.

С самого начала биология боролась с четырьмя вопросами: какие общие свойства делают что-то «живым»? Как функционируют эти разнообразные живые существа? Столкнувшись с удивительным разнообразием жизни, как мы организуем различные виды организмов, чтобы лучше понять их? И, наконец, — что в конечном счете стремятся понять биологи — как возникло это разнообразие и как оно сохраняется? Поскольку каждый день открываются новые организмы, биологи продолжают искать ответы на эти и другие вопросы.

Все группы живых организмов имеют несколько общих ключевых характеристик или функций: порядок, чувствительность или реакция на раздражители, размножение, адаптация, рост и развитие, регуляция, гомеостаз и переработка энергии. Если рассматривать эти восемь характеристик вместе, они определяют жизнь.

Заказ

Организмы — это высокоорганизованные структуры, состоящие из одной или нескольких клеток. Даже очень простые одноклеточные организмы удивительно сложны. Внутри каждой клетки атомы составляют молекулы. Они, в свою очередь, составляют клеточные компоненты или органеллы. Многоклеточные организмы, которые могут состоять из миллионов отдельных клеток, имеют преимущество перед одноклеточными организмами в том, что их клетки могут быть специализированы для выполнения определенных функций и даже приноситься в определенных ситуациях в жертву на благо организма в целом. Как эти специализированные клетки собираются вместе, чтобы сформировать такие органы, как сердце, легкие или кожа, у таких организмов, как жаба, показанная на рис. 1.2, мы обсудим позже.

Рис. 1.2 Жаба представляет собой высокоорганизованную структуру, состоящую из клеток, тканей, органов и систем органов.

Чувствительность или реакция на раздражители

Организмы реагируют на разнообразные раздражители. Например, растения могут наклоняться к источнику света или реагировать на прикосновение. Даже крошечные бактерии могут двигаться к химическим веществам или от них (процесс, называемый хемотаксис) или свету (фототаксис). Движение к раздражителю считается положительной реакцией, а движение в сторону от раздражителя считается отрицательной реакцией.

Рисунок 1.3. Листья этого чувствительного растения (Mimosa pudica) мгновенно свисают и складываются при прикосновении. Через несколько минут растение возвращается в нормальное состояние.

Концепция в действии


Посмотрите это видео, чтобы увидеть, как чувствительное растение реагирует на прикосновение.

Репродукция

Одноклеточные организмы размножаются, сначала дублируя свою ДНК, которая является генетическим материалом, а затем делят ее поровну, поскольку клетка готовится к делению, чтобы сформировать две новые клетки. Многие многоклеточные организмы (состоящие из более чем одной клетки) производят специализированные репродуктивные клетки, из которых формируются новые особи. Когда происходит размножение, ДНК, содержащая гены, передается потомству организма. Эти гены являются причиной того, что потомство будет принадлежать к тому же виду и будет иметь характеристики, сходные с родителем, такие как цвет меха и группа крови.

Адаптация

Все живые организмы демонстрируют «приспособленность» к окружающей среде. Биологи называют это соответствие адаптацией, и оно является следствием эволюции путем естественного отбора, который действует в каждой линии воспроизводящихся организмов. Примеры приспособлений разнообразны и уникальны: от термостойких архей, обитающих в кипящих горячих источниках, до длины языка мотылька, питающегося нектаром, который соответствует размеру цветка, которым он питается. Все приспособления повышают репродуктивный потенциал особи, проявляющей их, включая их способность выживать и размножаться. Адаптации не постоянны. По мере изменения окружающей среды естественный отбор заставляет характеристики особей в популяции отслеживать эти изменения.

Рост и развитие

Организмы растут и развиваются в соответствии со специфическими инструкциями, закодированными их генами. Эти гены предоставляют инструкции, которые будут направлять клеточный рост и развитие, гарантируя, что детеныши вида вырастут и проявят многие из тех же характеристик, что и их родители.

Рис. 1.4 Хотя нет двух одинаковых котят, эти котята унаследовали гены от обоих родителей и имеют много общих характеристик.

Постановление

Даже самые маленькие организмы сложны и требуют множественных регуляторных механизмов для координации внутренних функций, таких как транспорт питательных веществ, реакция на раздражители и преодоление стрессов окружающей среды. Например, системы органов, такие как пищеварительная или кровеносная системы, выполняют определенные функции, такие как перенос кислорода по всему телу, удаление отходов, доставка питательных веществ к каждой клетке и охлаждение тела.

Гомеостаз

Для нормального функционирования клеткам требуются соответствующие условия, такие как правильная температура, pH и концентрация различных химических веществ. Однако эти условия могут меняться от одного момента к другому. Организмы способны почти постоянно поддерживать внутренние условия в узком диапазоне, несмотря на изменения окружающей среды, благодаря процессу, называемому гомеостазом или «устойчивым состоянием» — способностью организма поддерживать постоянные внутренние условия. Например, многие организмы регулируют температуру своего тела в процессе, известном как терморегуляция. Организмы, живущие в холодном климате, такие как белый медведь, имеют структуру тела, которая помогает им выдерживать низкие температуры и сохранять тепло тела. В жарком климате у организмов есть методы (например, потоотделение у людей или тяжелое дыхание у собак), которые помогают им сбрасывать избыточное тепло тела.

Рис. 1.5 Белые медведи и другие млекопитающие, живущие в покрытых льдом регионах, поддерживают температуру своего тела за счет выделения тепла и сокращения потерь тепла через густую шерсть и плотный слой жира под кожей.

Энергетическая обработка

Все организмы (например, калифорнийский кондор, показанный на рис. 1.6) используют источник энергии для своей метаболической деятельности. Некоторые организмы улавливают энергию солнца и превращают ее в химическую энергию в пище; другие используют химическую энергию от молекул, которые они поглощают.

Рис. 1.6 Калифорнийскому кондору требуется много энергии для полета. Химическая энергия, получаемая из пищи, используется для обеспечения полета. Калифорнийские кондоры находятся под угрозой исчезновения; ученые стремились разместить бирку на каждой птице, чтобы помочь им идентифицировать и определить местонахождение каждой отдельной птицы.

Живые существа высокоорганизованы и структурированы, следуя иерархии в масштабе от малого до большого. Атом — самая маленькая и самая фундаментальная единица материи. Он состоит из ядра, окруженного электронами. Атомы образуют молекулы. А 9Молекула 0066 представляет собой химическую структуру, состоящую как минимум из двух атомов, соединенных вместе химической связью. Многие биологически важные молекулы представляют собой макромолекул , большие молекулы, которые обычно образуются путем объединения более мелких единиц, называемых мономерами. Примером макромолекулы является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), которая содержит инструкции для функционирования содержащего ее организма.

Рис. 1.7 Молекула, как и эта большая молекула ДНК, состоит из атомов.

Концепция в действии


Чтобы увидеть анимацию этой молекулы ДНК, нажмите здесь.

Некоторые клетки содержат агрегаты макромолекул, окруженные мембранами; они называются органеллами. Органеллы — это небольшие структуры, которые существуют внутри клеток и выполняют специализированные функции. Все живые существа состоят из клеток; сама клетка является наименьшей фундаментальной структурной и функциональной единицей живых организмов. (Вот почему вирусы не считаются живыми: они не состоят из клеток. Чтобы произвести новые вирусы, они должны вторгнуться и захватить живую клетку; только тогда они могут получить материалы, необходимые им для размножения.) Некоторые организмы состоят из одноклеточные, а другие многоклеточные. Клетки классифицируются как прокариотические или эукариотические. Прокариоты — одноклеточные организмы, у которых отсутствуют органеллы, окруженные мембраной, и ядра, окруженные ядерными мембранами; напротив, клетки эукариот имеют связанные с мембраной органеллы и ядра.

В большинстве многоклеточных организмов клетки объединяются в ткани, представляющие собой группы сходных клеток, выполняющих одну и ту же функцию. Органы представляют собой совокупность тканей, сгруппированных вместе на основе общей функции. Органы есть не только у животных, но и у растений. Система органов – это более высокий уровень организации, состоящий из функционально связанных органов. Например, позвоночные животные имеют много систем органов, таких как система кровообращения, которая переносит кровь по всему телу, а также в легкие и обратно; он включает такие органы, как сердце и кровеносные сосуды. Организмы – это индивидуальные живые существа. Например, каждое дерево в лесу — это организм. Одноклеточные прокариоты и одноклеточные эукариоты также считаются организмами и обычно называются микроорганизмами.

Рис. 1.8. От атома до всей Земли биология исследует все аспекты жизни.

Какое из следующих утверждений неверно?

  1. Ткани существуют внутри органов, которые существуют внутри систем органов.
  2. Сообщества существуют внутри популяций, существующих внутри экосистем.
  3. Органеллы существуют внутри клеток, которые существуют в тканях.
  4. Сообщества существуют в экосистемах, существующих в биосфере.

Все особи вида, обитающие в определенной области, вместе называются популяцией. Например, в лесу может быть много белых сосен. Все эти сосны представляют собой популяцию белых сосен в этом лесу. На одной и той же конкретной территории могут проживать разные популяции. Например, лес с соснами включает в себя популяции цветковых растений, а также популяции насекомых и микробов. Сообщество – это совокупность популяций, населяющих определенную территорию. Например, все деревья, цветы, насекомые и другие популяции в лесу образуют лесное сообщество. Лес сам по себе является экосистемой. Экосистема состоит из всех живых существ в определенной области вместе с абиотическими или неживыми частями этой среды, такими как азот в почве или дождевая вода. На высшем уровне организации биосфера представляет собой совокупность всех экосистем и представляет собой зоны жизни на Земле. Он включает землю, воду и части атмосферы.

Область применения биологии очень широка, потому что на Земле существует огромное разнообразие жизни. Источником этого разнообразия является эволюция, процесс постепенных изменений, в ходе которого из старых видов возникают новые. Биологи-эволюционисты изучают эволюцию живых существ во всем, от микроскопического мира до экосистем.

В 18 веке ученый Карл Линней впервые предложил организовать известные виды организмов в иерархическую таксономию. В этой системе виды, наиболее похожие друг на друга, объединяются в группу, известную как род. Более того, сходные роды (множественное число от рода) объединяются в семейство. Эта группировка продолжается до тех пор, пока все организмы не будут собраны вместе в группы на самом высоком уровне. Текущая таксономическая система теперь имеет восемь уровней в своей иерархии, от низшего к высшему, а именно: вид, род, семейство, порядок, класс, тип, царство и область. Таким образом, виды группируются внутри родов, роды группируются в семействах, семейства группируются в отрядах и т. д.

Рис. 1.9 На этой диаграмме показаны уровни таксономической иерархии собак, от самой широкой категории — домена — до самого конкретного — вида.

Верхний уровень, домен, является относительно новым дополнением к системе с 1990-х годов. В настоящее время ученые выделяют три домена жизни: эукариоты, археи и бактерии. Домен Eukarya содержит организмы, имеющие клетки с ядрами. В него входят царства грибов, растений, животных и несколько царств простейших. Археи представляют собой одноклеточные организмы без ядра и включают в себя множество экстремофилов, которые живут в суровых условиях, например, в горячих источниках. Бактерии — еще одна совершенно другая группа одноклеточных организмов без ядер. И археи, и бактерии — прокариоты, неофициальное название клеток без ядра. Признание в 19В 90-е годы тот факт, что некоторые «бактерии», ныне известные как археи, генетически и биохимически так же отличаются от других бактериальных клеток, как и от эукариот, мотивировал рекомендацию разделить жизнь на три домена. Это резкое изменение в наших знаниях о древе жизни демонстрирует, что классификации не являются постоянными и будут меняться по мере поступления новой информации.

В дополнение к иерархической таксономической системе Линней был первым, кто назвал организмы, используя два уникальных имени, теперь называемых биномиальной системой именования. До Линнея использование общих названий для обозначения организмов вызывало путаницу, поскольку в этих общих названиях существовали региональные различия. Биномиальные имена состоят из названия рода (с большой буквы) и названия вида (все строчные). Оба имени выделяются курсивом при печати. Каждому виду дается уникальный бином, признанный во всем мире, так что ученый в любом месте может знать, о каком организме идет речь. Например, североамериканская голубая сойка известна как 9.0103 Цианоцита кристата . Наш вид — Homo sapiens .

Рис. 1.10. Эти изображения представляют разные домены. Сканирующая электронная микрофотография показывает (а) бактериальные клетки, принадлежащие к домену Bacteria, а (b) экстремофилы, которые все вместе видны как цветные маты в этом горячем источнике, принадлежат к домену Archaea. И подсолнух (c), и лев (d) являются частью домена Eukarya.

Эволюция в действии

Карл Вёзе и филогенетическое дерево

Эволюционные взаимоотношения различных форм жизни на Земле можно обобщить в виде филогенетического древа. Филогенетическое древо — это диаграмма, показывающая эволюционные отношения между биологическими видами, основанные на сходствах и различиях в генетических или физических признаках или в том и другом. Филогенетическое дерево состоит из точек ветвления или узлов и ветвей. Внутренние узлы представляют предков и являются точками эволюции, когда, основываясь на научных данных, считается, что предок разошелся, образовав два новых вида. Длину каждой ветви можно рассматривать как оценку относительного времени.

В прошлом биологи делили живые организмы на пять царств: животные, растения, грибы, простейшие и бактерии. Однако новаторская работа американского микробиолога Карла Вёзе в начале 1970-х годов показала, что жизнь на Земле развивалась по трем линиям, которые теперь называются доменами — бактерии, археи и эукариоты. Везе предложил этот домен как новый таксономический уровень, а Archaea как новый домен, чтобы отразить новое филогенетическое дерево. Многие организмы, принадлежащие к домену Archaea, живут в экстремальных условиях и называются экстремофилами. Чтобы построить свое дерево, Везе использовал генетические отношения, а не сходство, основанное на морфологии (форме). В филогенетических исследованиях использовались различные гены. Дерево Вёза было построено на основе сравнительного секвенирования генов, которые широко распространены, обнаруживаются в слегка измененной форме в каждом организме, законсервированы (это означает, что эти гены лишь слегка изменились на протяжении эволюции) и имеют соответствующую длину.

Рисунок 1.11 Это филогенетическое дерево было построено микробиологом Карлом Вёзе с использованием генетических отношений. Дерево показывает разделение живых организмов на три домена: бактерии, археи и эукариоты. Бактерии и археи представляют собой организмы без ядра или других органелл, окруженных мембраной, и, следовательно, являются прокариотами.

Посмотреть видео о науке и медицине

Сфера применения биологии широка и поэтому содержит множество разделов и поддисциплин. Биологи могут заниматься одной из этих поддисциплин и работать в более узкой области. Например, молекулярная биология изучает биологические процессы на молекулярном уровне, включая взаимодействия между молекулами, такими как ДНК, РНК и белки, а также то, как они регулируются. Микробиология изучает строение и функции микроорганизмов. Это довольно широкая отрасль, и, в зависимости от предмета изучения, среди прочих есть микробные физиологи, экологи и генетики.

Другая область биологических исследований, нейробиология, изучает биологию нервной системы, и, хотя она считается отраслью биологии, она также признана междисциплинарной областью исследований, известной как неврология. Из-за своего междисциплинарного характера эта субдисциплина изучает различные функции нервной системы с использованием молекулярных, клеточных, эволюционных, медицинских и вычислительных подходов.

Рисунок 1.12. Исследователи работают над раскопками окаменелостей динозавров на участке в Кастельоне, Испания.

Палеонтология, еще одна отрасль биологии, использует окаменелости для изучения истории жизни. Зоология и ботаника изучают животных и растения соответственно. Биологи также могут специализироваться в качестве биотехнологов, экологов или физиологов, и это лишь некоторые из областей. Биотехнологи применяют знания биологии для создания полезных продуктов. Экологи изучают взаимодействие организмов в окружающей их среде. Физиологи изучают работу клеток, тканей и органов. Это всего лишь небольшая выборка из многих областей, которыми могут заниматься биологи. От наших собственных тел до мира, в котором мы живем, открытия в биологии могут влиять на нас самым непосредственным и важным образом. Мы зависим от этих открытий для нашего здоровья, наших источников пищи и преимуществ, предоставляемых нашей экосистемой. Из-за этого знание биологии может помочь нам в принятии решений в нашей повседневной жизни.

Развитие технологий в двадцатом веке, которое продолжается и по сей день, особенно технологии описания и манипулирования генетическим материалом, ДНК, изменило биологию. Эта трансформация позволит биологам продолжать более подробно понимать историю жизни, то, как работает человеческое тело, наше человеческое происхождение и то, как люди могут выживать как вид на этой планете, несмотря на стрессы, вызванные нашим растущим числом. Биологи продолжают разгадывать огромные тайны жизни, предполагая, что мы только начали понимать жизнь на планете, ее историю и наше отношение к ней. По этой и другим причинам знания по биологии, полученные с помощью этого учебника и других печатных и электронных средств, должны быть преимуществом в любой области, в которой вы работаете.

Судмедэксперт

Судебная экспертиза — это применение науки для ответа на вопросы, связанные с законом. Биологи, а также химики и биохимики могут быть судебными экспертами. Судебно-медицинские эксперты предоставляют научные доказательства для использования в судах, и их работа включает в себя изучение следов, связанных с преступлениями. За последние несколько лет интерес к криминалистике возрос, возможно, из-за популярных телевизионных шоу, в которых участвуют судебно-медицинские эксперты. Кроме того, развитие молекулярных методов и создание баз данных ДНК обновили виды работы, которую могут выполнять судебно-медицинские эксперты. Их служебная деятельность в основном связана с преступлениями против людей, такими как убийства, изнасилования и нападения. Их работа включает в себя анализ образцов, таких как волосы, кровь и другие биологические жидкости, а также обработку ДНК, обнаруженной во многих различных средах и материалах. Судмедэксперты также анализируют другие биологические доказательства, оставленные на месте преступления, такие как части насекомых или пыльцевые зерна. Студенты, которые хотят продолжить карьеру в области криминалистики, скорее всего, должны будут пройти курсы химии и биологии, а также некоторые интенсивные курсы математики.

Рис. 1.13. Судебно-медицинский эксперт работает в комнате для выделения ДНК в Лаборатории уголовных расследований армии США.

Биология – это наука о жизни. Все живые организмы имеют несколько общих ключевых свойств, таких как порядок, чувствительность или реакция на раздражители, размножение, адаптация, рост и развитие, регуляция, гомеостаз и переработка энергии. Живые существа высоко организованы в соответствии с иерархией, которая включает атомы, молекулы, органеллы, клетки, ткани, органы и системы органов. Организмы, в свою очередь, группируются как популяции, сообщества, экосистемы и биосфера. Эволюция является источником огромного биологического разнообразия на Земле сегодня. Диаграмма, называемая филогенетическим деревом, может использоваться для отображения эволюционных отношений между организмами. Биология очень широка и включает в себя множество разделов и поддисциплин. Примеры включают, среди прочего, молекулярную биологию, микробиологию, нейробиологию, зоологию и ботанику.

атом: основная единица материи, которая не может быть расщеплена обычными химическими реакциями

биология: изучение живых организмов и их взаимодействия друг с другом и окружающей их средой

биосфера: совокупность всех экосистем на Земле

клетка: наименьшая фундаментальная единица строения и функции живых существ

сообщество: совокупность популяций, населяющих определенную территорию

экосистема: все живые существа в определенной области вместе с абиотическими, неживыми частями этой среды

эукариот: организм с клетками, имеющими ядра и мембраносвязанные органеллы постепенное изменение популяции, которое также может привести к возникновению новых видов из более старых видов

гомеостаз: способность организма поддерживать постоянные внутренние условия

макромолекула: большая молекула, обычно образованная путем соединения более мелких молекул вместе для выполнения общей функции

система органов: высший уровень организации, состоящий из функционально связанных органов

органеллы: мембранный компартмент или мешок внутри клетки

организм: индивидуальное живое существо

филогенетическое дерево: диаграмма, показывающая эволюционные отношения между биологическими видами, основанные на сходстве и различиях в генетических или физических признаках или в обоих

популяция: все особи одного вида в определенной области

прокариот: одноклеточный организм, у которого отсутствует ядро ​​или любая другая мембраносвязанная органелла

ткань: группа подобных клеток, выполняющих одну и ту же функцию

Атрибуция СМИ

  • Рисунок 1. 2. Автор Ivengo(RUS) © Public Domain
  • Рисунок 1.3 Алекс Ломас © CC BY (С указанием авторства)
  • Рисунок 1.4 Питера и Рене Лансер © CC BY (С указанием авторства)
  • Рисунок 1.5. Автор Дэвид © CC BY (С указанием авторства)
  • Рисунок 1.6 Юго-Западный регион Тихоокеанского региона USFWS © CC BY (Атрибуция)
  • Рисунок 1.7 Brian0918 © Public Domain
  • Рисунок 1.8
    • «молекула»: модификация работы Джейн Уитни;
    • «органеллы»: модификация работы Луизы Ховард;
    • «клетки»: модификация работы Брюса Ветцеля, Гарри Шефера, Национальный институт рака;
    • «ткань»: модификация работы «Килбада» © Public Domain
    • «Органы»: модификация работы Марианы Руис Вильярреал, Хоакима Алвеса Гаспара;
    • «организмы»: модификация работы Питера Даттона;
    • «экосистема»: модификация работы от «gigi479»1 ″ © CC BY (Атрибуция)
    • «биосфера»: модификация работы НАСА © Public Domain
  • Рисунок 1. 10
    • EscherichiaColi NIAID: модификация работы Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH © Public Domain
    • Extremophiles, модификация работы Стива Джурветсона © CC BY (Attribution)
    • Подсолнух модификация работы Майкла Арриги
    • Lion, модификация работы Фрэнка Вассена © CC BY (Attribution)
  • Рисунок 1.12 Марио Модесто © Public Domain
  • Рисунок 1.13. Командование CID армии США по связям с общественностью

License

Concepts of Biology — 1st Canadian Edition Чарльза Молнара и Джейн Гейр распространяется по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License, если не указано иное.

Поделиться этой книгой

Поделиться в Твиттере

Что такое круговорот углерода?

Углеродный цикл – это естественный способ

повторное использование атомов углерода . Углерод является основой всей жизни на Земле .

Ваш браузер не поддерживает видео HTML5. Вот прямая ссылка на видео вместо этого.

ВИДЕО: Круговорот углерода описывает процесс, в котором атомы углерода постоянно перемещаются из атмосферы на Землю, а затем обратно в атмосферу. Деятельность человека оказывает огромное влияние на этот цикл. Сжигание ископаемого топлива, изменение землепользования и использование известняка для производства бетона — все это приводит к выбросу огромного количества углерода в атмосферу. В результате количество углекислого газа в атмосфере быстро растет — сейчас оно больше, чем когда-либо за последние 3,6 миллиона лет. Стенограмма

Голубой углерод

Голубой углерод — это термин, обозначающий углерод, улавливаемый океаном и прибрежными экосистемами. Морские травы, мангровые заросли, солончаки и другие системы вдоль нашего побережья очень эффективно аккумулируют CO2. Эти области также поглощают и хранят углерод гораздо быстрее, чем другие области, такие как леса, и могут продолжать это делать в течение миллионов лет. Углероду, обнаруженному в прибрежной почве, часто тысячи лет. Когда эти системы повреждены или нарушены в результате деятельности человека, огромное количество углерода выбрасывается обратно в атмосферу, способствуя изменению климата.

Углерод является основой всей жизни на Земле и необходим для формирования сложных молекул, таких как белки и ДНК. Этот элемент также содержится в нашей атмосфере в виде углекислого газа (CO2). Углерод помогает регулировать температуру Земли, делает возможной всю жизнь, является ключевым ингредиентом пищи, которая поддерживает нас, и обеспечивает основной источник энергии для подпитки нашей глобальной экономики.

Круговорот углерода описывает процесс, при котором атомы углерода постоянно перемещаются из атмосферы на Землю, а затем обратно в атмосферу. Поскольку наша планета и ее атмосфера образуют замкнутую среду, количество углерода в этой системе не меняется. Где находится углерод — в атмосфере или на Земле — постоянно находится в движении.

На Земле большая часть углерода хранится в горных породах и отложениях, а остальная часть содержится в океане, атмосфере и живых организмах. Это резервуары, или поглотители, через которые проходит углеродный цикл.

Углерод высвобождается обратно в атмосферу, когда организмы умирают, извергаются вулканы, полыхают пожары, сжигаются ископаемые виды топлива, а также благодаря целому ряду других механизмов.

В случае океана углерод постоянно обменивается между поверхностными водами океана и атмосферой или хранится в течение длительных периодов времени в глубинах океана.

Люди играют важную роль в круговороте углерода благодаря такой деятельности, как сжигание ископаемого топлива или освоение земли. В результате количество углекислого газа в атмосфере быстро растет; это уже значительно больше, чем когда-либо за последние 3,6 миллиона лет.

Стенограмма видео

Что такое круговорот углерода? Углерод — это химическая основа всей жизни на Земле. Весь углерод, который у нас сейчас есть на Земле, такой же, как и всегда. Когда формируется новая жизнь, углерод образует ключевые молекулы, такие как белок и ДНК. Он также содержится в нашей атмосфере в виде углекислого газа или CO2. Углеродный цикл — это природный способ повторного использования атомов углерода, которые перемещаются из атмосферы в организмы на Земле, а затем снова и снова возвращаются в атмосферу. Большая часть углерода хранится в горных породах и отложениях, а остальная часть хранится в океане, атмосфере и живых организмах. Это резервуары, или поглотители, через которые проходит углеродный цикл. Океан — это гигантский поглотитель углерода, который поглощает углерод. Морские организмы, от болотных растений до рыб, от водорослей до птиц, также производят углерод, живя и умирая. В течение миллионов лет мертвые организмы могут стать ископаемым топливом. Когда люди сжигают это топливо для получения энергии, огромное количество углекислого газа выбрасывается обратно в атмосферу. Этот избыток углекислого газа меняет наш климат — повышает глобальную температуру, вызывает закисление океана и разрушает экосистемы планеты.