Сущность живой материи

Современные научные данные эволюционной экологии (биологии) неопровержимо доказывают, что жизнь на Земле существует более 3 млрд лет, а не несколько тысяч, как утверждают сторонники креационизма, или гипотезы сотворения мира и человека божественной силой. Исследованиями палеонтологии установлено, что свойства живых организмов, населяющих Землю, постоянно изменяются, как в прошлые эпохи, так и в настоящем. Например, весьма детально прослежен процесс происхождения человека от общего с современными человекообразными обезьянами предка. Археологами обоснованно представлен ряд переходных форм между человеком и его обезьяноподобными предками: результаты анализа ДНК современных и вымерших животных однозначно указывают на генетическое родство всех ныне живущих организмов друг с другом и, следовательно, на их происхождение от общих предков. Живая материя на Земле формируется в виде открытых, саморегулирующихся систем, состоящих из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот. В отличие от неживой она обладает определенной совокупностью признаков и свойств, основными из которых являются:
  1. клеточная организация;
  2. обмен веществ при ведущей роли белков и нуклеиновых кислот, обеспечивающий гомеостаз организма, самовозобновление и поддержание постоянства его внутренней среды.

Живым организмам присущи движение, раздражимость, рост, развитие, ритмичность, размножение и наследственность, а также приспособляемость к условиям существования — адаптация. Кроме того, они способны поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность обменных процессов. Живая материя состоит из тех же химических элементов (в основном из углерода, кислорода, азота и водорода), что и объекты неживой природы, но в других соотношениях.

Взаимодействуя с окружающей средой, с одной стороны, вся живая материя выступает как целостная система, определенным образом организованная по общим законам, а с другой стороны, любая биологическая система состоит из обособленных, но взаимосвязанных элементов.

В процессе обмена веществ, или метаболизма, в живых организмах происходит множество химических реакций, направленных на создание необходимых веществ и обеспечение энергией. Одной из основных реакций является фотосинтез, т. е. образование органических соединений из неорганических за счет энергии света. Наряду с фотосинтезом могут происходить процессы синтеза органических соединений из неорганических за счет химической энергии окисления неорганических веществ — серы, водорода, сероводорода, железа, аммиака, нитритов и др. Такие процессы называются хемосинтезом.

Метаболические процессы протекают с различной интенсивностью на протяжении всей жизни каждого организма — от его зарождения до смерти; этот процесс называется онтогенезом и представляет собой совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом за весь период его жизни. Онтогенез включает рост организма, или увеличение массы и размеров тела, и дифференциацию, или возникновение различий между однородными клетками и тканями, приводящих к их специализации по выполнению различных функций в организме.

Современный онтогенез организмов сложился в течение длительной эволюции в процессе их исторического развития — филогенеза. Для целей экологии необходима реконструкция эволюционных преобразований животных, растений и микроорганизмов, что является предметом изучения такой науки, как филогенетика, которая базируется на данных морфологии, эмбриологии и палеонтологии. Взаимосвязь между развитием живого в историкоэволюционном плане и индивидуальным развитием организма сформулирована Э. Геккелем в виде биогенетического закона: онтогенез всякого организма есть краткое и сжатое повторение филогенеза данного вида, т. е. индивид в своем развитии повторяет в сокращенном виде историческое развитие своего вида.

Ген, клетка, орган, организм, популяция, биоценоз-главные уровни организации жизни на Земле. От биополимеров до биосферы в целом все живое находится в определенной соподчиненности. При этом функционирование биосистем на менее сложном уровне делает возможным существование более сложного уровня. Уровни организации биологических систем отражают иерархию природных систем, при которой меньшие подсистемы составляют большие системы, сами являющиеся подсистемами более крупных систем.

Структурирование организации живой материи в общем происходит на молекулярном, клеточном, тканевом, органном, организменном, популяционном и биосферном уровнях. Экология изучает уровни биологической организации от организмов до экосистем и биосферы в целом.

На молекулярном уровне происходят процессы обмена веществ и передачи наследственной информации. Клетка является элементарной структурой живого организма, способного к самостоятельному функционированию. Ткань представляет собой совокупность единообразных клеток и связанных с ними межклеточных веществ. Орган — это часть многоклеточного организма, выполняющая определенные функции.

Организм — это любое живое существо, которое рассматривается как целостная система, взаимодействующая с внешней средой и представляющая биологический вид, состоящий из сходных, но не похожих друг на друга особей, объединенных единым для всех генофондом, обеспечивающим их способность к размножению в пределах вида. Популяция — это совокупность особей одного вида, способная к самовоспроизведению в изолированном пространстве и во времени. Биоценоз, или экосистема, — совокупность совместно обитающих на определенной территории популяций разных видов микроорганизмов, растений и животных. Биосфера — оболочка Земли с живой материей.

Свойства каждого отдельного уровня жизни значительно сложнее и многообразнее предыдущего. Однако предсказать свойства каждого последующего биологического уровня жизни исходя из свойств отдельных составляющих его более низких уровней нельзя, подобно тому, как, например, нельзя предсказать свойства воды исходя из свойств кислорода и водорода. Такое явление называют эмерджентностью; она характеризуется наличием у системно целого уровня организации живой материи особых свойств, не присущих его подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не объединенных системообразующими связями.