Выделить произвольную систему из живой природы. Отличие живой природы от неживой. Стареют ли атомы

Хиральность - несовместимость объекта со своим зеркальным отражением любой комбинацией вращений и перемещений в трехмерном пространстве. Речь идет только об идеальном плоском зеркале. В нем правша превращается в левшу и наоборот.

Хиральность типична для растений и животных, и сам термин происходит от греч. χείρ - рука.

Есть правые и левые ракушки и даже правые и левые клювы у клестов (рис. 1).

«Зеркальность» распространена и в неживой природе (рис. 2).

Рис. 2. Фото с сайта scienceblogs.com («Троицкий вариант» №24(218), 06.12.2016)" border="0">

В последнее время стали модны «хиральные», т. е. зеркальные часы (обратите внимание на надпись на циферблате) (рис. 3).

И даже в лингвистике есть место хиральности! Это палиндромы: слова и предложения-перевертыши, например: Я УДАРЮ ДЯДЮ, ТЁТЮ РАДУЯ, Я УДАРЮ ТЁТЮ, ДЯДЮ РАДУЯ или ЛЕЕНСОН - УДАВ, НО ОН В АДУ НОС НЕ ЕЛ!

Очень важна хиральность для химиков и фармацевтов. Химия занимается объектами в наномасштабе (модное слово «нано» происходит от греч. νάννος - карлик). Хиральности в химии посвящена монография, на обложке которой (на фото справа ) - хиральные колонны и две хиральные молекулы гексагелицена (от helix - спираль).

А важность хиральности для медицины символизирует обложка июньского номера американского журнала Journal of Chemical Education за 1996 год (рис. 4). На боку добродушно виляющего хвостом пса изображена структурная формула пеницилламина. Пес смотрит в зеркало, а оттуда на него глядит страшный зверь с оскаленной клыкастой пастью, горящими огнем глазами и вставшей дыбом шерстью. На боку зверя изображена та же самая структурная формула в виде зеркального отображения первой. Название опубликованной в этом номере статьи о лекарственных хиральных средствах было не менее красноречивым: «Когда молекулы лекарств смотрятся в зеркало». Почему же «зеркальное отражение» так драматически изменяет облик молекулы? И как узнали, что две молекулы являются «зеркальными антиподами»?

Поляризация света и оптическая активность

Со времен Ньютона в науке шли споры о том, представляет ли свет собой волны или частицы. Ньютон полагал, что свет состоит из частиц с двумя полюсами - «северным» и «южным». Французский физик Этьен Луи Малюс, ввел понятие о поляризованном свете, с одним направлением «полюсов». Теория Малюса не подтвердилась, однако название осталось.

В 1816 году французский физик Огюстен Жан Френель высказал необычную для того времени идею о том, что световые волны - поперечные, как волны на поверхности воды.

Френель объяснил и явление поляризации света: в обычном свете колебания происходят хаотично, во всех направлениях, перпендикулярных направлению луча. Но, пройдя через некоторые кристаллы, например исландского шпата или турмалина, свет приобретает особые свойства: волны в нем колеблются только в одной плоскости. Образно говоря, луч такого света подобен шерстяной нитке, которую продернули через узкую щель между двумя острыми лезвиями бритвы. Если второй такой же кристалл поставить перпендикулярно первому, поляризованный свет через него не пройдет.

Отличить обычный свет от поляризованного можно с помощью оптических приборов - поляриметров; ими пользуются, например, фотографы: поляризационные фильтры помогают избавиться от бликов на фотографии, которые возникают при отражении света от поверхности воды.

Оказалось, что при прохождении поляризованного света через некоторые вещества плоскость поляризации поворачивается. Впервые это явление обнаружил в 1811 году французский физик Франсуа Доминик Араго у кристаллов кварца. Это связано со строением кристалла. Природные кристаллы кварца асимметричны, причем они бывают двух типов, которые отличаются по своей форме, как предмет от своего зеркального изображения (рис. 5). Эти кристаллы вращают плоскость поляризации света в противоположных направлениях; их назвали право- и левовращающими.

В 1815 году французский физик Жан Батист Био и немецкий физик Томас Иоганн Зеебек выяснили, что некоторые органические вещества, например сахар и скипидар, также обладают способностью вращать плоскость поляризации, причем не только в кристаллическом, но и в жидком, растворенном и даже газообразном состояниях. Оказалось, что каждый «цветовой луч» белого света поворачивается на разный угол. Сильнее всего поворачивается плоскость поляризации для фиолетовых лучей, меньше всего - для красных. Поэтому бесцветное вещество в поляризованном свете может стать окрашенным.

Как и в случае кристаллов, некоторые химические соединения могли существовать в виде как право-, так и левовращающих разновидностей. Однако оставалось неясным, с каким свойством молекул связано это явление: самый тщательный химический анализ не мог обнаружить между ними никаких различий! Такие разновидности веществ назвали оптическими изомерами, а сами соединения - оптически активными. Оказалось, что у оптически активных веществ есть и третий тип изомеров - оптически неактивные. Это обнаружил в 1830 году знаменитый шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус: виноградная кислота С 4 Н 6 О 6 оптически неактивна, а винная кислота точно такого же состава обладает в растворе правым вращением. Но никто не знал, существует ли не встречающаяся в природе «левая» винная кислота - антипод правовращающей.

Открытие Пастера

Оптическую активность кристаллов физики связывали с их асимметричностью; полностью симметричные кристаллы, например кубические кристаллы поваренной соли, оптически неактивны. Причина же оптической активности молекул долгое время оставалась совершенно загадочной. Первое открытие, проливавшее свет на это явление, сделал в 1848 году никому тогда не известный французский ученый Луи Пастер. Еще в студенческие годы он заинтересовался химией и кристаллографией, работая под руководством вышеупомянутого Жана Батиста Био и видного французского химика-органика Жана Батиста Дюма. После окончания Высшей нормальной школы в Париже молодой (ему было всего 26 лет) Пастер работал лаборантом у Антуана Балара. Балар был уже известным химиком, который за 22 года до этого прославился открытием нового элемента - брома. Своему ассистенту он дал тему по кристаллографии, не предполагая, что это приведет к выдающемуся открытию.

В ходе исследования Пастер приготовил раствор натриево-аммониевой соли оптически неактивной виноградной кислоты и медленным выпариванием воды получил красивые призматические кристаллы этой соли. Кристаллы эти, в отличие от кристаллов виноградной кислоты, оказались асимметричными. У части кристалликов одна характерная грань находилась справа, а у других - слева, причем по форме два типа кристаллов были как бы зеркальным отражением друг друга.

Тех и других кристаллов получилось поровну. Зная, что в подобных случаях кристаллы кварца вращают в разные стороны, Пастер решил проверить, не будет ли наблюдаться это явление и на полученной им соли. Вооружившись увеличительным стеклом и пинцетом, Пастер аккуратно разделил кристаллы на две кучки. Их растворы, как и следовало ожидать, обладали противоположным оптическим вращением, а смесь растворов была оптически неактивной (правая и левая поляризации взаимно компенсировались). Пастер на этом не остановился. Из каждого из двух растворов с помощью сильной серной кислоты он вытеснил более слабую органическую кислоту. Можно было предположить, что в обоих случаях получится исходная виноградная кислота, которая оптически неактивна. Однако оказалось, что из одного раствора образовалась вовсе не виноградная, а известная правовращающая винная кислота, а из другого раствора получилась тоже винная кислота, но вращающая влево! Эти кислоты получили название d -винной (от лат. dexter - правый) и l- винной (от лат. laevus - левый). В дальнейшем направление оптического вращения стали обозначать знаками (+) и (–), а абсолютную конфигурацию молекулы в пространстве - буквами R и S . Итак, неактивная виноградная кислота оказалась смесью равных количеств известной «правой» винной кислоты и ранее неизвестной «левой». Именно поэтому равная смесь их молекул в кристалле или в растворе не обладает оптической активностью. Для такой смеси стали применять название «рацемат», от лат. racemus - виноград. Два антипода, дающие при смешении в равных количествах оптически неактивную смесь, получили название энантиомеров (от греч. έναντίος - противоположный).

Поняв значение своего эксперимента, Пастер выбежал из лаборатории и, встретив лаборанта физического кабинета, бросился к нему и воскликнул: «Я только что сделал великое открытие!» Кстати, Пастеру очень повезло с веществом: в дальнейшем химики обнаружили всего несколько подобных случаев кристаллизации при определенной температуре смеси оптически различных кристалликов, достаточно крупных, чтобы их можно было под лупой разделить пинцетом.

Пастер открыл еще два метода разделения рацемата на два антипода. Биохимический метод основан на избирательной способности некоторых микроорганизмов усваивать только один из изомеров. Во время посещения Германии один из аптекарей дал ему давно стоявшую склянку с виноградной кислотой, в которой завелась зеленая плесень. В своей лаборатории Пастер обнаружил, что бывшая когда-то неактивной кислота стала левовращающей. Оказалась, что зеленый плесневой грибок Penicillum glaucum «поедает» только правый изомер, оставляя левый без изменения. Такое же действие оказывает эта плесень на рацемат миндальной кислоты, только в данном случае она «поедает» левовращающий изомер, не трогая правовращающий.

Третий способ разделения рацематов был чисто химическим. Для него нужно было иметь оптически активное вещество, которое при взаимодействии с рацемической смесью по-разному связывалось бы к каждым из энантиомеров. В результате два вещества в смеси не будут антиподами (энантиомерами) и их можно будет разделить как два разных вещества. Это можно пояснить такой моделью на плоскости. Возьмем смесь двух антиподов - Я и R. Их химические свойства одинаковые. Внесем в смесь несимметричный (хиральный) компонент, например Z, который может реагировать с каким-либо участком в этих энантиомерах. Получим два вещества: ЯZ и ZR (или ЯZ и RZ). Эти структуры не являются зеркально симметричными, поэтому такие вещества будут чисто физически различаться (температурой плавления, растворимостью, еще чем-нибудь) и их можно разделить.

Пастер сделал еще много открытий, в числе которых прививки против сибирской язвы и бешенства, ввел методы асептики и антисептики.

Исследование Пастера, доказывающее возможность «расщепления» оптически неактивного соединения на антиподы - энантиомеры, первоначально вызвало у многих химиков недоверие, однако, как и последующие его работы, привлекло самое пристальное внимание ученых. Вскоре французский химик Жозеф Ашиль Ле Бель с помощью третьего пастеровского метода расщепил несколько спиртов на оптически активные антиподы. Немецкий химик Иоганн Вислиценус установил, что существуют две молочные кислоты: оптически неактивная, образующаяся в скисшем молоке (молочная кислота брожения), и правовращающая, которая появляется в работающей мышце (мясомолочная кислота). Подобных примеров становилось всё больше, и требовалась теория, объясняющая, чем же отличаются друг от друга молекулы антиподов.

Теория Вант-Гоффа

Такую теорию создал молодой голландский ученый Якоб Хендрик Вант-Гофф, который в 1901 году получил первую в истории Нобелевскую премию по химии. Согласно его теории, молекулы, как и кристаллы, могут быть хиральными - «правыми» и «левыми», являясь зеркальным отражением друг друга. Простейший пример - молекулы, в которых имеется так называемый асимметрический атом углерода, окруженный четырьмя разными группами. Это можно продемонстрировать на примере простейшей аминокислоты аланина. Две изображенные молекулы невозможно совместить в пространстве никакими поворотами (рис. 6, вверху).

Многие ученые отнеслись к теории Вант-Гоффа недоверчиво. А известный немецкий химик-органик, выдающийся экспериментатор, профессор Лейпцигского университета Адольф Кольбе разразился резкой до неприличия статьей в Journal für praktische Chemie с ехидным названием «Zeiche der Zeit» («Приметы времени»). Он сравнивал теорию Вант-Гоффа с «отбросами человеческого ума», с «кокоткой, наряженной в модные одежды и покрывшей лицо белилами и румянами, чтобы попасть в порядочное общество, в котором для нее нет места». Кольбе писал, что «некоему доктору Вант-Гоффу, занимающему должность в Утрехтском ветеринарном училище, очевидно, не по вкусу точные химические исследования. Он счел более приятным сесть на Пегаса (вероятно, взятого напрокат из ветеринарного училища) и поведать миру то, что узрел с химического Парнаса... Настоящих исследователей поражает, как почти неизвестные химики берутся так уверенно судить о высочайшей проблеме химии - вопросе о пространственном положении атомов, который, пожалуй, никогда не будет решен... Такой подход к научным вопросам недалек от веры в ведьм и духов. А таких химиков следовало бы исключить из рядов настоящих ученых и причислить к лагерю натурфилософов, совсем немногим отличающихся от спиритов ».

Со временем теория Вант-Гоффа получила полное признание. Каждый химик знает, что, если в смеси поровну «правых» и «левых» молекул, вещество в целом будет оптически неактивным. Именно такие вещества и получаются в колбе в результате обычного химического синтеза. И только в живых организмах, при участии асимметричных агентов, например ферментов, образуются асимметричные соединения. Так, в природе преобладают аминокислоты и сахара́ только одной конфигурации, а образование их антиподов подавлено. В некоторых случаях разные энантиомеры можно различить и без всяких приборов - когда они по-разному взаимодействуют с асимметрическими рецепторами в нашем организме. Яркий пример - аминокислота лейцин: ее правовращающий изомер сладкий, а левовращающий - горький.

Конечно, тут же возникает вопрос о том, как же появились на Земле первые оптически активные химические соединения, например та же природная правовращающая винная кислота, или как возникли «асимметричные» микроорганизмы, питающиеся только одним из энантиомеров. Ведь в отсутствие человека некому было осуществлять направленный синтез оптически активных веществ, некому было разделять кристаллы на правые и левые! Однако подобные вопросы оказались настолько сложными, что однозначного ответа на них нет и поныне. Ученые сходятся лишь в том, что существуют асимметричные неорганические или физические агенты (асимметричные катализаторы, поляризованный солнечный свет, поляризованное магнитное поле), которые могли дать начальный толчок асимметрическому синтезу органических веществ. Похожее явление мы наблюдаем и в случае асимметрии «вещество - антивещество», поскольку все космические тела состоят только из вещества, а отбор произошел на самых ранних стадиях образования Вселенной.

Хиральные лекарства

Химики часто относятся к энантиомерам как к одному соединению, поскольку их химические свойства идентичны. Однако их биологическая активность может быть совершенно различной. Человек - существо хиральное. И это относится не только к его внешнему виду. «Правые» и «левые» лекарства, взаимодействуя с хиральными молекулами в организме, например с ферментами, могут действовать по-разному. «Правильное» лекарство подходит к своему рецептору как ключ к замку и запускает желаемую биохимическую реакцию. Действие же «неправильного» антипода можно уподобить попытке пожать правой рукой левую руку своего гостя. Необходимость в оптически чистых энантиомерах объясняется также тем, что часто только один из них обладает требуемым терапевтическим эффектом, тогда как второй антипод может в лучшем случае быть бесполезным, а в худшем - вызвать нежелательные побочные эффекты или даже быть токсичным. Это стало очевидным после нашумевшей трагической истории с талидомидом - лекарственным средством, которое назначали в 1960-е годы беременным женщинам как эффективное снотворное и успокаивающее. Однако со временем проявилось его побочное тератогенное (от греч. τέρας - чудовище) действие, и на свет появилась масса младенцев с врожденными уродствами. Лишь в конце 1980-х годов выяснилось, что причиной несчастий был только один из энантиомеров талидомида - правовращающий - и только левовращающий изомер является мощным транквилизатором (рис. 6, внизу). К сожалению, такое различие в действии лекарственных форм раньше не было известно, поэтому продаваемый талидомид был рацемической смесью обоих антиподов. Они отличаются взаимным расположением в пространстве двух фрагментов молекулы.

Еще один пример. Пеницилламин, структура которого была нарисована на собаке и волке на обложке журнала, - довольно простое производное аминокислоты цистеина. Это вещество применяют при острых и хронических отравлениях медью, ртутью, свинцом, другими тяжелыми металлами, так как оно обладает способностью давать прочные комплексы с ионами этих металлов; образующиеся комплексы удаляются почками. Применяют пеницилламин также при различных формах ревматоидного артрита, в ряде других случаев. При этом применяют только «левую» форму препарата, так как «правая» токсична и может привести к слепоте.

Бывает и так, что каждый энантиомер обладает своим специфическим действием. Так, левовращающий S -тироксин (лекарственный препарат левотроид) - это природный гормон щитовидной железы. А правовращающий R -тироксин (декстроид) понижает содержание холестерина в крови. Некоторые производители придумывают для подобных случаев торговые названия-палиндромы, например, darvon и novrad для синтетического наркотического анальгетика и препарата от кашля соответственно.

В настоящее время многие лекарственные средства выпускаются в виде оптически чистых соединений. Их получают тремя методами: разделением рацемических смесей, модификацией природных оптически активных соединений и прямым синтезом. Последний также требует хиральных источников, поскольку любые другие традиционные методы синтеза дают рацемат. Это, кстати, одна из причин очень высокой стоимости некоторых лекарств, поскольку направленный синтез только одного из них - сложная задача. Поэтому не удивительно, что из множества синтетических хиральных препаратов, выпускаемых во всем мире, лишь небольшая часть является оптически чистой, остальные - рацематы.

О хиральности молекул см. также:
Глава Происхождение хиральной чистоты из книги Михаила Никитина

Окружающий нас мир, богат и разнообразен. Леса, озера, горы, степи, солнце, вода, воздух — все то, что человек не создавал своими руками, это и называется природой.. Ее познанию посвящали свою жизнь ученые разных стран мира. В результате изучения, исследований и опытов, сформировались науки, каждая из которых изучает определенные направления в природе. Более подробно рассмотрим в статье.

Греческое слово — «биология», переводится как учение о жизни, т.е. обо всем живом, что нас окружает.А окружает нас природа. Все живое имеет способность рождаться и умирать. Для поддержания жизни, всему живому, необходимо питаться, пить, дышать. Таким образом, биология изучает ту часть природы, которая живет.

Зародилась эта наука во времена античности, только, в то время, она не имела такого названия. В 19 веке был введен термин «биология», рядом ученых. С тех пор биологию стали выделять из наук естественных. Биология имеет много направлений — генетика, биофизика, анатомия, экология, ботаника и др.

Какая наука изучает неживую природу

Чтобы лучше понять законы неживой природы, науки были распределены следующим образом:

физика — изучает общие вопросы природы, ее законы;
химия — изучает вещества, их строения и свойства;
астрономия — изучает планеты, их происхождение, свойства, строение;
география изучает поверхность земли, климат, экономическое и политическое положение стран и их населенность.

Признаки живой природы

Каждый представитель живой природы обладает организмом, в котором происходят сложные химические процессы. Понять что перед вами — представитель живой или неживой природы, можно, если подумать:

Откуда взялся этот объект;
Нуждается ли он в еде и воде;
Есть ли у него способность двигаться — ходить, ползать, летать, плавать, поворачиваться к солнцу;
Нужен ли ему воздух;
Каковы сроки его жизни.

Свойства тел живой природы

Любые растения, животные, птицы, насекомые и даже человек имеют организм, который нуждается в питании, воде, воздухе.

Рождение и рост — с появлением на свет, у каждого живого существа начинают делиться клетки, за счет чего происходит рост организма.
Размножение — производство себе подобных, передача им генетической информации.
Питание — для роста и развития необходима пища и вода, за счет чего растут клетки.
Дыхание — если не будет воздуха, все живое умрет. Внутри клеток, которые есть у всех живых организмов, образуются химические процессы — высвобождение энергии.
Способность двигаться. Все живые организмы передвигаются. Человек, при помощи ног, животные при помощи лап, рыбам помогают плавники, растения реагируют на солнечный свет и поворачиваются к нему. Движение некоторых организмов заметить достаточно трудно.
Чувствительность — реагирование на звуки, свет, изменение температуры.
Умирание — завершение жизни. Ничто живое не живет вечно, умирание может происходить по разным причинам. Естественная смерть настает, когда организм постареет и теряет способность к дальнейшей жизни.

Объекты живой природы примеры

Окружающий нас мир очень разнообразен. Все его объекты можно разделить на царства, их четыре: бактерии, грибы, растения, животные.

Царство животных, в свою очередь, делится на виды и подвиды.

Самые простейшие организмы в животном мире — простейшие. Они имеют одну клетку, которая имеет способность к обмену веществ, передвигается, имеет, в основном не четкие границы. Их размеры до того маленькие, что разглядеть их без микроскопа, практически невозможно. В природе их насчитывается 40000. К ним относятся: амеба, инфузория-туфелька, зеленая эвглена.

Следующий подвид — это многоклеточные животные. К ним относится большинство объектов животного мира — рыбы, птицы, животные домашние и дикие, пауки, тараканы, черви.

Все растения имеют возможность размножаться и расти. Они синтезируют солнечный свет, за счет чего происходит обмен веществ. Вода так же нужна растениям, без нее они погибнут.

К растениям относятся:

деревья и кустарники;
трава;
цветы;
водоросли.

Бактерии — самые древние жители нашей планеты, имеющие простейшее строение. Но, не смотря на это, они обладают функцией размножения. Среда обитания бактерий очень разнообразна — вода, земля, воздух и даже ледники и вулканы.

Признаки неживой природы

Оглянитесь вокруг и вы увидите много признаков неживой природы: солнце, луна, вода, камни, планеты. Им не требуется для жизни воздух и пища, они не могут размножаться, относительно устойчивы к изменениям. Горы стоят тысячи лет, солнце постоянно светит, планеты вращаются неизменно вокруг солнца, не меняя свой курс. Только глобальные катаклизмы могут разрушить объекты неживой природы. Несмотря на то, что эти объекты относятся к природе неживой, мы бесконечно восхищаемся их красотой.

Объекты неживой природы примеры

Объектов, которые представляют природу неживую, великое множество, некоторые из них способны видоизменяться.

вода при пониженных температурах, преобразуется в лед;
сосулька начинает таять, если на улице плюсовая температура.
вода способна превращаться в пар при кипении.

К неживой природе относятся:

камни могут лежать на одном месте тысячи лет.

планеты неизменно крутятся вокруг солнца.

песок в пустыне — перемещается только под действием ветра.

Природные явления — молния, радуга, дождь, снег, солнечный свет — так же относится к неживой природе.

Отличительные признаки живой и неживой природы

Живые организмы более сложно устроены, чем неживые. И те и другие состоят из химических веществ. Но в состав живых организмов входят нуклеиновые кислоты, белки, жиры, углеводы.

Нуклеиновые кислоты — признак живого организма. Они хранят и передают генетическую информацию (наследственность).

Основой всего живого является клетка, из которой образуется ткань, а из нее система органов.
Обмен веществ и энергии поддерживает жизнь и осуществляет связь с окружающей средой.
Размножение — воспроизведение себе подобных, к примеру, у камней такой возможности нет, только если расколоть его.
Раздражительность — если пнуть ногой камень, он вам не ответит, а если пнуть собаку, она начнет лаять и может укусить.
Живые организмы способны приспосабливаться к окружающему миру, так, например, жираф имеет длинную шею, чтобы добывать пищу там, где другие животные ее не достанут. Если жирафа отправить в Арктику, он там погибнет, а вот белый медведь чувствует там себя прекрасно. Приспособляемость, в живом мире, называется эволюцией, которая, по большому счету, бесконечный процесс.
Живым организмам свойственно развиваться — увеличиваться в размерах, расти.

Все, перечисленные выше, факторы, отсутствуют у объектов неживой природы.

Связь между объектами живой и неживой природы, рассказ на примерах

Невозможность существования друг без друга, живой и неживой природы, обуславливает их взаимосвязь. Все живое нуждается в воде, солнце и воздухе.

Человек, как особь живой природы, нуждается в воде — чтобы пить, в воздухе — чтобы дышать, земле — растить продукты питания, солнце — чтобы согреваться и получать витамин D. Если исчезнет хотя бы один из компонентов, человек погибнет.

Утка — птица, представитель живой природы. Свой дом она создает в зарослях камыша — связь с растительным миром. Пищу она добывает в воде, так как питается рыбой. Солнце ее согревает, ветер помогает летать. Вода и солнце вместе позволяют вырастить потомство.

Цветок растет из земли, для его роста нужна вода в виде дождя, для энергии нужен солнечный свет.

Корова — пасется на лугу (земле), питается травой, сеном, пьет воду. Трава и сено перерабатываются в ее организме и удобряют землю.

Схема связи живой и неживой природы

Природа – это все то, что нас окружает и радует глаз. С древних времен она становилась объектом исследований. Именно благодаря ей люди смогли постичь основные принципы мироздания, а также сделать для человечества немыслимое количество открытий. Сегодня условно природу можно разделить на живую и неживую со всеми присущими только данным типам элементами и особенностями.

Неживая природа – это своеобразный симбиоз простейших элементов, всевозможных веществ и энергий. Сюда можно отнести ресурсы, камни, природные явления, планеты и звезды. Неживая природа часто становится предметом для изучения со стороны химиков, физиков, геологов и других ученых.

Микроорганизмы способны выжить практически в любых условиях, где есть вода. Они присутствуют даже в твердых горных породах. Особенностью микроорганизмов является возможность быстрого и интенсивного размножения. Все микроорганизмы обладают горизонтальной передачей генов, то есть для того, чтобы распространить свое влияние, микроорганизму не обязательно передавать гены своим потомкам. Они могут развиваться с помощью растений, животных и прочих живых организмов. Именно этот фактор позволяет им выживать в любой среде. Некоторые микроорганизмы способны выжить даже в космосе.

Следует различать полезные микроорганизмы и вредные. Полезные способствуют развитию жизни на планете, в то время как вредные созданы для того, чтобы ее разрушать. Но в некоторых случаях вредные микроорганизмы могут стать и полезными. Например, при помощи некоторых вирусов лечат тяжелые заболевания.

Растительный мир

Растительный мир сегодня велик и многогранен. В наши дни существует множество природных парков, которые собирают у себя большое количество потрясающих растений. Без растений не может быть жизни на Земле, потому что благодаря им происходит выработка кислорода, который необходим для большинства живых организмов. Также растения поглощают углекислый газ, который наносит ущерб климату планеты и здоровью человека.

Растение – многоклеточные организмы. Сегодня без них нельзя представить ни одну экосистему. Растения служат не только элементом красоты на Земли, но они также очень полезны для человека. Помимо выработки свежего воздуха растения служат ценным источником пищи.

Условно растения можно разделить по пищевому признаку: которые можно употреблять в пищу и которые нельзя. К годным в пищу растениям можно отнести различные травы, орехи, фрукты, овощи, зерновые культуры, а также некоторые водоросли. К несъедобным растениям относят деревья, многие декоративные травы, кустарники. Одно и то же растение может содержать одновременно как съедобный элемент, так и несъедобный. Например, яблоня и яблоко, кустарник смородины и ягода смородины.

Животный мир

Животный мир удивительный и разнообразный. Он представляет собой всю фауну нашей планеты. Особенностями животных является возможности двигаться, дышать, питаться, размножаться. В процессе существования нашей планеты многие животные исчезли, многие эволюционировали, а некоторые просто появились. Сегодня животных разделяют по разным классификациям. В зависимости от места обитания и способа выживания они бывают водоплавающими или земноводными, плотоядными или травоядными и т.д. Также животных классифицируют в зависимости от степени приручения: дикие и домашние.

Дикие животные отличаются своим вольным поведением. Среди них выделяют, как травоядных, так и хищников, которые питаются мясом. В разных точках планеты обитают самые разнообразные виды животных. Все они стараются приспособиться к месту, в котором они обитают. Если это ледники и высокие горы, то раскраска животных будет светлой. В пустыне и степи превалирует больше цвет охра. Каждое животное старается выжить любыми способами, и изменение цвета их шерсти или перьев является главным тому доказательством адаптации.

Домашние животные тоже когда-то были дикими. Но их приручил человек для своих нужд. Он стал разводить свиней, коров и овец. В качестве защиты стал использовать собак. Для развлечения приручил кошек, попугаев и другую живность. Важность домашних животных в жизни человека очень высока, если он не является вегетарианцем. От животных он получает мясо, молоко, яйца, шерсть для одежды.

Живая и неживая природа в искусстве

Человек всегда уважал и ценил природу. Он понимает, что его существование возможно лишь в гармонии с ней. Поэтому существует множество творений великих художников, музыкантов и поэтов о природе. Некоторые художники в зависимости от приверженности к тому или иному элементу природы создавали свои течения в искусстве. Появились такие направления как пейзаж и натюрморт. Великий итальянский композитор Вивальди посвятил природе много своих произведений. Одним из выдающихся его концертов является «Времена года».

Природа очень важна для человека. Чем больше он заботиться о ней – тем больше получает в замен. Необходимо любить и уважать ее, и тогда жизнь на планете будет куда лучше!

Всё, окружающее нас, - воздух, вода, земля, растения и животные - это природа. Она может быть живой и неживой. Живая природа - это человек, животные, растительный мир, микроорганизмы. То есть это все, что способно дышать, питаться, расти и размножаться. Неживая природа - это камни, горы, вода, воздух, Солнце и Луна. Они могут не изменяться и оставаться в одном и том же состоянии многие тысячелетия. Связи живой и неживой природы существуют. Все они взаимодействуют друг с другом. Ниже схема живой и неживой природы, о которых и пойдет разговор в этой статье.

Взаимосвязь на примере растений

Наш окружающий мир, живая, неживая природа не могут существовать по отдельности друг от друга. Например, растения относятся к объектам живой природы и не могут выживать без солнечного света и воздуха, так как именно из воздуха растения получают для своего существования углекислый газ. Как известно, он в растениях запускает процессы питания. Получают питательные вещества растения из воды, а ветер помогает им размножаться, разнося их семена по земле.

Взаимосвязь на примере животных

Животные также не могут обходиться без воздуха, воды, еды. Например, белка питается орехами, которые растут на дереве. Она может дышать воздухом, она пьет воду и так же, как растения, не может существовать без солнечного тепла и света.

Наглядная схема живой и неживой природы и их взаимосвязь приведены ниже.

Появление неживой природы

На Земле изначально появилась неживая природа. Объекты, относящиеся ней, - это Солнце, Луна, вода, земля, воздух, горы. Со временем горы превратились в почву, а солнечное тепло и энергия позволили первым микробам и микроорганизмам появиться и размножаться сначала в воде, а затем и на земле. На суше они учились жить, дышать, питаться и размножаться.

Свойства неживой природы

Неживая природа появилась вначале, и ее объекты являются первичными.

Свойства, которые характерны для объектов неживой природы:

Они могут находиться в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. В твердом состоянии они устойчивы к воздействиям окружающей среды и крепки по своей форме. Например, это земля, камень, гора, лед, песок. В жидком состоянии они могут находиться в неопределенной форме: туман, вода, облако, нефть, капли. Объекты в газообразном состоянии - это воздух и пар.
Представители неживой природы не питаются, не дышат и не могут размножаться. Они могут менять свой размер, уменьшать или увеличивать его, но при условии, что это происходит при помощи материала из внешней среды. Например, кристалл льда может увеличиться в размере за счет присоединения к нему других кристаллов. Камни могут терять свои частицы и уменьшаться в размерах под воздействием ветров.
Неживые объекты не могут рождаться, а соответственно, и умирать. Они появляются и никуда уже не исчезают. Например, горы не могут никуда пропасть. Несомненно, что некоторые объекты способны переходить из одного своего состояния в другое, но не могут умереть. Например, вода. Она способна находиться в трех разных состояниях: в твердом (лед), жидком (вода) и в газообразном (пар), но она так и остается существовать.
Неживые объекты не могут передвигаться самостоятельно, а только при помощи внешних факторов окружающей среды.

Отличия неживой природы от живой

Отличием от живых организмов, признаком неживой природы является то, что они не могут воспроизводить потомство. Но, появляясь в мире однажды, неживые объекты никогда не исчезают и не умирают - кроме случаев, когда под влиянием времени они переходят в другое состояние. Так, камни через какое-то количество времени вполне могут превратиться в пыль, но, изменяя свой вид и свое состояние и даже распадаясь, своего существования не прекращают.

Появление живых организмов

Возникли сразу же после появления объектов живой природы. Ведь природа и объекты живой природы смогли появиться только при определенных благоприятных условиях внешней среды и непосредственно при особом взаимодействии с объектами неживой природы - с водой, с почвой, с воздухом и Солнцем и их сочетанием. Взаимосвязь живой и неживой природы неразрывна.

Жизненный цикл

Все представители живой природы проживают свой цикл жизни.

Живой организм может питаться и дышать. Связи живой и неживой природы, конечно же, присутствуют. Так, живые организмы способны существовать, дышать и питаться при помощи объектов природы неживой.
Живые существа и растения могут рождаться и развиваться. Например, растение появляется из маленького семени. Животное или человек появляется и развивается из эмбриона.
Все живые организмы имеют способность размножаться. В отличие от гор, растения или животные могут бесконечно сменять жизненные циклы и смену поколений.
Жизненный цикл любого живого существа всегда заканчивается смертью, то есть они переходят в другое состояние и становятся объектами неживой природы. Пример: листья растений или деревьев уже не растут, не дышат и им не нужен воздух. Труп животного в земле предается разложению, его составляющие становятся частью земли, минералами и химическими элементами почвы и воды.

Объекты живой природы

Объектами живой природы являются:

К объектам неживой природы относятся:

камни;
водоемы;
звезды и небесные светила;
земля;
горы;
воздух, ветер;
химические элементы;
почва.

Связи живой и неживой природы присутствуют повсюду.

Например, ветер срывает листву с деревьев. Листья - это объект живой природы, а ветер относится к неживым объектам.

Пример

Взаимосвязь живой и неживой природы можно увидеть на примере утки.

Утка - живой организм. Она - объект живой природы. Утка создает свой дом в В этом случае она связана с растительным миром. Пищу утка себе ищет в воде - связь с неживой природой. При помощи ветра она может летать, солнце согревает и дает свой свет, необходимый для жизни. Растения, рыбы и другие организмы являются для нее пищей. Солнечное тепло, солнечный свет и вода помогают жизни ее потомства.

Если в этой цепи убрать хоть одну составляющую, то жизненный цикл утки нарушается.

Все эти взаимосвязи изучает живая, неживая природа. 5 класс в средней общеобразовательной школе по предмету "естествознание" полностью посвящен этой теме.

Введение

Грандиозное многообразие окружающего нас мира распадается на две большие области: неживую и живую природу. Природа - материальный мир Вселенной, в сущности - основной Объект изучения науки. В быту слово «природа» часто употребляется в значении естественная среда обитания. Основные естественные науки, посвященные изучению неживой природы, - это астрономия, физика и химия. Исследованием живой природы занимается биология (от греч. bios - жизнь и logos - учение, наука).

Представленная работа посвящена теме "Отличие живой природы от неживой".

Вопросам исследования посвящено множество работ. В основном материал, изложенный в учебной литературе, носит общий характер.

Актуальность настоящей работы обусловлена большим интересом к теме различия живой и неживой природ в современной науке. Рассмотрение вопросов связанных с данной тематикой носит как теоретическую, так и практическую значимость.

В рамках достижения поставленной цели нами были поставлены и решены следующие задачи:

1. Провести анализ живой природы

2. Провести анализ неживой природы

3. Раскрыть сущность теории биологической эволюции

4. Изучить гипотезы происхождения жизни

5. Сравнить живую и неживую природу и выявить различия

Работа имеет традиционную структуру и включает в себя введение, основную часть, состоящую из 5 глав, заключение и список литературы.

Живая природа

Живая природа - совокупность организмов. Делится на пять царств: бактерии, грибы, растения и животные. Живая природа организуется в экосистемы, которые составляют биосферу. Основной атрибут живой материи - генетическая информация, проявляющаяся в репликации и мутации. Развитие живой природы привело к появлению человечества.

Интерес к познанию живой природы возник у человека очень давно, еще в первобытную эпоху, и был тесно связан с его важнейшими потребностями: в пище, лекарствах, одежде, жилье и т.п. Однако только в первых древних цивилизациях люди стали целенаправленно и систематически изучать живые организмы, составлять перечни животных и растений, населяющих разные регионы земли. Наука, занимающаяся изучением живой природы, получила название биология. В настоящее время биология представляет собой целый комплекс наук о живой природе. Причем существуют различные классификации последних. Например, по объектам исследования биологические науки подразделяются на вирусологию, бактериологию, ботанику, зоологию и антропологию.

По уровню организации живых объектов выделяются следующие науки:

· анатомия, посвященная изучению макроскопического строения животных;

· гистология, исследующая строение тканей;

· цитология, изучающая клетки, из которых состоят все живые организмы.

По свойствам, или проявлениям живого, биология включает в свой состав:

· морфологию - науку о структуре, или строении живых организмов;

· физиологию, которая изучает их функционирование;

· молекулярную биологию, исследующую микроструктуру живых тканей и клеток;

· экологию, рассматривающую образ жизни растений и животных и их взаимосвязи с окружающей средой;

· генетику, которая изучает законы наследственности и изменчивости живых организмов.

Все эти классификации в известной степени условны и относительны и пересекаются друг с другом в различных пунктах. Такая многоплановость комплекса биологических наук во многом обусловлена необычайным многообразием живого мира.

К настоящему времени учеными обнаружено и описано более одного миллиона видов животных, около полумиллиона видов растений, несколько сотен тысяч видов грибов, более трёх тысяч видов бактерий. Причем мир живой природы исследован далеко не полностью. Число пока еще не описанных видов живого оценивается, по меньшей мере, в один миллион. Кроме того, огромное количество видов живых организмов давно вымерло. По современным научным данным за все время развития жизни на Земле существовало колоссальное количество различных видов живых существ - приблизительно пятьсот миллионов.

Понятно, что живая природа представляет собой качественно новый, более высокий уровень организации материи, или виток мировой эволюции, поднявшийся на необыкновенную высоту по сравнению со ступенью неживой природы. В чем же заключается столь радикальное отличие живой природы от неживой? Интуитивно все понимают, что такое живое и что - неживое. Однако при попытке определить сущность живого возникают трудности. Оказывается, ответить на вопрос о том, что такое жизнь, довольно непросто.

Например, широко известно определение, предложенное немецким философом XIX в. Фридрихом Энгельсом, согласно которому жизнь - это способ существования белковых тел, важной особенностью которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой. Тем не менее, живая мышь, например, и горящая свеча с физико-химической точки зрения находятся в одинаковом состоянии обмена веществ с внешней средой, равно потребляя кислород и выделяя углекислый газ, но в одном случае - в результате дыхания, а в другом - в процессе горения. Данный пример показывает, что обмениваться веществами с окружающей средой могут и неживые объекты; т.е. обмен веществ является хотя и необходимым, но недостаточным критерием определения жизни. То же самое можно сказать и о белковой природе живых объектов. Так американский ученый Ф. Типлер в своей книге «Физика бессмертия» говорит следующее: «Мы не хотим привязывать определение жизни к молекуле нуклеиновой кислоты, потому что можно вообразить себе существование жизни, которая к этому определению не подходит. Если к нам в космический корабль явится внеземное существо, химическую основу которого составляет не нуклеиновая кислота, то нам все равно захочется признать его живым» Цит. по: Концепции современного естествознания. М.: ЮНИТИ, 1997. С. 159..

Таким образом, невозможно указать только на один какой-нибудь главный, или основополагающий признак, по которому различаются объекты живой природы и неживой. Поэтому современная биология при определении и описании живого исходит из необходимости перечисления нескольких принципиальных свойств живых организмов. При этом подчеркивается, что только совокупность этих свойств может дать представление о специфике жизни. К таким свойствам, или признакам, относятся следующие:

· Живые организмы характеризуются гораздо более сложным устройством, чем неживые тела.

· Любой организм для поддержания своей жизнедеятельности получает энергию из окружающей среды. Большая часть организмов прямо или косвенно использует солнечную энергию.

· Живые организмы активно реагируют на окружающую среду. Если, например, вы толкнете камень, то он пассивно сдвинется с места, а если толкнуть животное, то оно отреагирует активно: убежит, нападет, изменит форму и т.д. Способность реагировать на внешние раздражения - это всеобщее свойство живых существ, как растений, так и животных.

· Живые организмы могут не только изменяться, они также и усложняются. Так, например, у растения появляются новые ветви, а у животного- новые органы, значительно отличающиеся и по внешнему виду, и по устройству от тех, которые их породили.

· Все живое размножается. Причем потомство и похоже на родителей, и в то же время чем-то от них отличается.

· Сходство потомства с родителями обусловлено еще одной важной особенностью живых организмов - способностью передавать потомкам заложенную в них наследственную информацию, которая содержится в генах (от греч. genos - происхождение) - мельчайших и очень сложно утроенных частицах, находящихся в ядрах клеток живых организмов. Генетический материал направляет развитие организма. Вот почему потомки похожи на родителей. Однако наследственная информация в процессе жизни организма, а также во время передачи несколько искажается или меняется. В связи с этим потомки не только похожи на родителей, но и отличаются от них.

· Живые организмы хорошо приспособлены к среде своего обитания. Строение птицы, рыбы, лягушки, дождевого червя полностью соответствует тем условиям, в которых они живут. Этого никак нельзя сказать о неживых телах: камню, например, «все равно», где находиться - он может лежать на дне реки или валяться в поле, или летать вокруг Земли в качестве ее естественного спутника. Однако если мы заставим, например, птицу жить в речных глубинах, а рыбу - в лесу, то эти живые существа, конечно же, погибнут. Говоря проще, основные отличия живого от неживого заключаются в том, что все живые организмы питаются, дышат, растут и размножаются, а неживые тела не питаются, не дышат, не растут и не размножаются.

Исследуя живой организм, биохимик отвечает на ряд вопросов:

1. Из каких химических соединений состоит клетка, ткань, орган или организм в целом?

2. Как взаимосвязаны эти химические соединения, как они образуются и взаимопревращаются?

3. Каким образом регулируются взаимопревращения веществ?

4. Чем биохимически отличается изучаемая клетка, ткань, орган от других клеток, тканей, органов, чем определяется выполнение ими их специфических функций ворганизме?

5. Как связаны превращения веществ с превращениями энергии?

В живой природе также можно выделить основные структурные уровни, или ступени сложности. Первый из них - это молекулярный уровень, представляющий собой предельно малые объекты живого, а именно молекулы ДНК, в которых заключена наследственная информация живых организмов. Следующий уровень является клеточным, за ним следуют органно-тканевый и организменный уровни. Далее идут популяционно-видовой и биогеоценотический, или экосистемный уровни. Биогеоценоз (экосистема)- это участок Земли со всеми живыми организмами, которые его населяют, и неживой среды их обитания; говоря иначе, со всеми компонентами составляющей его живой и неживой природы. Примерами биогеоценозов, или экосистем могут служить лес, озеро, поле и т.п. Завершающей ступенью в иерархии уровней организации живого мира является биосфера, которая представляет собой всю совокупность живых организмов Земли вместе с окружающей их природной средой.

О том, каковы современные научные представления об эволюции и происхождении живой природы, мы поговорим позже.