Рассмотрите рисунки 73-76. Чем сходны и чем различаются изображенные на рисунках организмы? Чем характеризуются биосистемы организменного уровня организации. Какие процессы в них происходят?
Организм (от лат. organize - устраиваю, придаю стройный вид) - биологическая система, состоящая из взаимосвязанных частей, работающих как целое. Он выступает основным носителем жизни, реально существующей в природе ее единицей. Организму присущи питание и пищеварение, дыхание, обмен веществ, выделение, раздражимость, координация, рост, размножение, наследственность и изменчивость, а также приспособление к условиям окружающей среды.
Структурные части организмов. Организмы, обитающие на Земле, многообразны по строению: одноклеточные, многоклеточные, колониальные. Помимо организмов, имеющих клеточное строение, существуют и неклеточные формы жизни - вирусы, проявляющие одновременно свойства живой и неживой природы. Рассмотрим организацию клеточных организмов, как наиболее распространенных на Земле.
Самые простые формы организмов - одноклеточные (рис. 73). К ним относят бактерий, некоторые водоросли, простейших и некоторые грибы, например, дрожжи. Отличительная особенность одноклеточных - достаточно простое строение тела, образованное одной клеткой, обладающей всеми основными признаками самостоятельного организма. Структурные части одноклеточного организма - органеллы (от лат. organella - уменьшительное от органа, т.е. маленькие органы). Так, у амебы обыкновенной органеллы движения - ложноножки - участвуют в передвижении и захвате пищи; пищеварительные вакуоли - органеллы пищеварения - осуществляют переваривание пищи; сократительная вакуоль - органелла выделения - выводит из клетки ненужные конечные продукты обмена веществ, избыток воды и др.
Рис. 73. Амеба обыкновенная: I - микрофотография; II — схема строения: 1 - ядро; 2 — ложноножки; 3 — пищеварительные вакуоли; 4 — сократительная вакуоль; 5 — цитоплазма
Многоклеточные организмы устроены сложнее. Их тело состоит из разнообразных частей: клеток, тканей, органов, объединенных в системы (рис. 74). Вне организма его части существовать не могут, но организм способен обходиться без некоторых частей, например, без отдельных органов или клеток. Так же как и одноклеточным, многоклеточным организмам присущи питание и пищеварение, дыхание, транспорт веществ, выделение, раздражимость, рост, размножение, изменчивость и приспособленность к окружающей среде. Однако в отличие от одноклеточных, у которых процессы жизнедеятельности сосредоточены в одной клетке, у многоклеточных они распределены между клетками, тканями, органами и системами органов.
Например, у высших растений корневое питание, т.е. поглощение из почвы воды с минеральными веществами осуществляется клетками кожицы корня с корневыми волосками, а фотосинтез - клетками ассимиляционной ткани, содержащей хлоропласты и расположенной главным образом в листьях растения.
У многоклеточных животных организмов отдельные части тела также специализированы по выполняемым функциям. Например, покровная система органов позвоночных животных, состоящая из кожи и ее производных, обеспечивает защиту организма от высыхания, резких колебаний температуры и от проникновения во внутреннюю среду вредных микроорганизмов. Пищеварительная система, представленная пищеварительным каналом и пищеварительными железами осуществляет механическую, химическую обработку пищи и всасывание питательных веществ.
Рис. 74. Структурные части многоклеточного организма: 1 - клетки; 2 - ткани; 3 - орган; 4 - системы органов растительного организма (побеговая и корневая системы)
Колониальные организмы представляют собой группы одноклеточных или многоклеточных особей, объединенные для совместного существования. Примером колонии, состоящей из одинаковых клеток, служит водоросль вольвокс (рис. 75). Жгутики клеток обеспечивают передвижение колонии, хроматофоры клеток - питание при помощи фотосинтеза, репродуктивные клетки отвечают за размножение. Нити цитоплазмы соединяют клетки вольвокса между собой в единое целое - колониальный организм.
Организм как единое целое. Организм отличается от слагающих его частей не просто организацией и наличием структуры, т.е. связи, но и качественно новыми свойствами. Существуя в постоянно изменяющихся условиях окружающей среды, организм вынужден направлять работу образующих его частей на удовлетворение целого ряда жизненно важных потребностей, например, получения воды, кислорода, питательных веществ и др. Следовательно, целостность организма обеспечивается согласованной работой образующих его частей, направленной на выполнение общих для организма жизненных функций.
Рис. 75. Структурные части колониального организма (вольвокс): 1 — внешний вид колоний: 2 - отдельные клетки; 3 — группы репродуктивных клеток, отвечающих за размножение
Если части организма отвечают за одинаковые функции и имеют при этом общее происхождение и сходное строение, то их называют системами органов (рис. 76). При одинаковых функциях, но разном происхождении и строении, объединение частей организма называют аппаратом. Например, у большинства наземных растений в кожице листьев имеется устьичный аппарат, регулирующий испарение воды (рис. 77). Другой пример: в дыхательной системе наземных позвоночных животных (и у человека) есть голосовой аппарат, образованный голосовыми связками, голосовой щелью и мышцами гортани. Кроме того, у человека в формировании речи участвуют зубы, язык и нёбо.
Рис. 76. Системы органов животного организма (травяная лягушка): 1 — покровная (кожа); 2 — опорно-двигательная (скелет, мускулатура); 3 - пищеварительная (ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, кишечник, печень, поджелудочная железа); 4 — кровеносная (сердце, кровеносные сосуды); 5 - дыхательная (легкие); 6 - выделительная (почки, мочеточники); 7 — нервная (головной и спинной мозг, нервы); 8 — половая (половые железы и протоки)
Рис. 77. Устьичный аппарат: 1- замыкающие клетки; 2 — устьичнан щель; 3 — клетки кожицы листа
Для совместной работы образующих организм частей необходим гомеостаз (от греч. hymoios - одинаковый и stasis - состояние) - поддержание относительного постоянства организации и свойств организма. Это постоянство внутренней среды организма - необходимое условие нормальной жизнедеятельности его частей (клеток, тканей, органов и их систем).
Под действием различных условий окружающей среды состав и свойства организма могут изменяться. Тогда в нем возникают реакции, направленные на восстановление гомеостаза. Например, усиленная мышечная работа при беге вызывает повышение в крови организма содержания углекислого газа и снижение кислорода. Для восстановления исходной концентрации этих газов, организм увеличивает частоту дыхательных движений и сокращений сердца. При этом наблюдаются также изменения в работе опорно-двигательной, нервной, эндокринной и покровной систем органов. Такое временное объединение органов и систем, направленное на достижение необходимого организму положительного результата, называют функциональной системой (рис. 78).
Рис. 78. Общая схема функциональной системы
Теорию функциональных систем разработал в 1935 г. отечественный ученый Петр Кузьмич Анохин (рис. 79). Согласно его взглядам, функциональная система позволяет организму выбрать цель и подчинить работу всех составляющих его частей достижению этой цели. Обеспечивается это, в первую очередь, управляющей деятельностью нервной и эндокринной систем, регулирующих работу различных частей организма и получающих в результате обратной связи информацию о конечном результате.
Таким образом, организм - это целостная биологическая система, состоящая из структурно и функционально взаимосвязанных частей, совершающих непрерывную работу по поддержанию относительного постоянства его организации и свойств (гомеостаза), что служит необходимым условием его существования.
Рис. 79. Петр Кузьмич Анохин (1898-1974)
Организмы: одноклеточные, колониальные и многоклеточные; органеллы, система органов, аппарат, гомеостаз, функциональная система.
1. Дайте определение организма. Объясните, почему организм считают основным носителем жизни? 2. Из каких структурных частей состоят тела одноклеточных и многоклеточных организмов? 3. Докажите, что состоящая всего лишь из одной клетки амеба и такое многоклеточное животное как лягушка, являются самостоятельными организмами.
4. Каковы отличия колониальных организмов от многоклеточных? Приведите примеры колониальных организмов. 5. Чем организм отличается от образующих его частей? 6. Благодаря чему обеспечивается целостность организма как биологической системы? 7. Что такое гомеостаз?
8. Чем сходный в чем различны между собой система органов и аппарат? 9. Что такое функциональная система? Какое значение для организма она имеет?