Организм — целый мир

Как клетки, ткани и органы образуют живое целое и почему их работа связана.

1. Что мы называем организмом

Лисица, сосна, дождевой червь и инфузория очень различаются. Но каждый из этих примеров — отдельное живое существо, то есть организм. Организм обменивается веществами с окружающей средой, использует энергию, растёт и развивается, реагирует на изменения. Размножение обеспечивает продолжение жизни поколений. Эти свойства связаны друг с другом: для роста нужны вещества, а для их получения и использования — работа живых структур.

Слово «организм» обозначает целое живое существо, а не любую его часть. Лисица — организм, её сердце — часть организма. Подсолнечник — организм, его лист — часть растения. Однако отдельная клетка тоже может быть целым организмом. Поэтому нельзя определять организм только по размеру, наличию ног, листьев или сердца. Важно выяснить, как устроено живое существо и как оно обеспечивает собственную жизнь.

Когда лисица прыгает, её мышцы сокращаются и двигают тело. Сердце и сосуды доставляют кровь к мышцам, органы дыхания обеспечивают газообмен, а нервная система управляет движениями. Даже одно действие зависит от работы многих частей организма. В этом уроке разберём, из каких частей состоит организм и как они связаны.

2. Одна клетка или много

Клетка — основная единица строения и жизнедеятельности клеточных организмов. Одноклеточный организм состоит из одной клетки. Примеры — инфузория, амёба и многие дрожжи. В одной клетке идут процессы, которые поддерживают жизнь всего организма. Инфузория получает пищу, перемещается с помощью ресничек, реагирует на условия среды и может делиться, образуя новые организмы.

У инфузории нет тканей, желудка, сердца или системы органов. Внутри её клетки есть структуры, выполняющие различные функции, но это не органы в том смысле, в котором мы говорим об органах человека или растения. Подробное устройство клетки предстоит изучить отдельно. Сейчас достаточно понять главное: одна клетка может обеспечивать жизнь целого существа.

Тело многоклеточного организма состоит из множества клеток. Человек, лисица и подсолнечник — многоклеточные. Их клетки не просто находятся рядом: между ними существуют связи и разделение работы. Некоторые клетки защищают поверхность, другие сокращаются, третьи передают сигналы. Большинство специализированных клеток такого организма зависит от остальных клеток и не живёт самостоятельно, как инфузория.

У разных многоклеточных организмов строение различается. Например, у некоторых водорослей нет настоящих тканей и органов. Далее мы рассмотрим последовательность «клетка → ткань → орган → система органов → организм» на примере человека. У других организмов могут быть не все эти уровни.

Вирусы рассматривают отдельно: у них нет клеточного строения. Для воспроизведения они используют живую клетку хозяина. Поэтому вирус нельзя поставить в один ряд с инфузорией как ещё один одноклеточный организм. Подробное знакомство с вирусами будет в отдельной теме.

3. Клетки и ткани: строение связано с работой

Клетки многоклеточного организма различаются по форме, размерам и особенностям строения. Это связано с их функциями — работой, которую они выполняют. Вытянутая мышечная клетка способна сокращаться. Нервные клетки имеют отростки, позволяющие устанавливать связи и передавать сигналы. Различия клеток — часть разделения работы внутри организма.

Ткань — это объединение клеток и межклеточного вещества, связанное общим строением и функциями. Межклеточное вещество находится между клетками; его количество и свойства у разных тканей неодинаковы. Не нужно представлять ткань как набор совершенно одинаковых клеток: в ней могут быть разные клеточные типы, которые работают вместе.

У человека выделяют четыре основных типа тканей. Эпителиальная ткань покрывает поверхность тела, выстилает внутренние полости и образует железы. Она участвует в защите, всасывании и выделении веществ. Соединительная ткань связывает, поддерживает и питает другие структуры. К ней относятся, например, костная ткань, хрящевая ткань и кровь.

Мышечная ткань способна сокращаться и обеспечивает движение. Нервная ткань участвует в получении, передаче и обработке сигналов, помогая согласовывать работу организма. Тип ткани нельзя определить по одному цвету на рисунке: художник выбирает цвета условно. Нужно обращать внимание на строение и функцию.

У растений тоже есть разные ткани. Покровные защищают поверхность. Проводящие переносят воду и растворённые вещества. Основная ткань может участвовать в образовании и запасании органических веществ. Зелёные клетки листа образуют органические вещества на свету. Эти ткани различаются по строению, потому что выполняют разные задачи.

4. Орган объединяет несколько тканей

Орган — часть многоклеточного организма, имеющая определённое строение и выполняющая одну или несколько функций. Обычно орган состоит из нескольких тканей. Сердце, лёгкое, желудок и скелетная мышца — органы человека. Корень, стебель, лист и цветок — органы цветкового растения.

Рассмотрим скелетную мышцу. Её мышечные клетки объединены в мышечную ткань, способную сокращаться. Но целая мышца не состоит только из неё. Соединительные ткани связывают и поддерживают её части, кровеносные сосуды доставляют вещества, нервные структуры участвуют в управлении сокращением. Поэтому скелетная мышца как целое — орган, а мышечная ткань — один из его компонентов.

Теперь рассмотрим лист. Он покрыт защитной тканью, внутри находятся зелёные клетки и проводящие ткани жилок. Разные ткани помогают листу получать необходимые вещества, образовывать органические вещества, обмениваться газами и испарять воду. Лист — орган, потому что эти ткани объединены в определённую структуру и работают совместно.

В атласе показан подсолнечник. Его крупная жёлтая «головка» — не один цветок, а соцветие-корзинка, состоящее из множества мелких цветков. Каждый цветок участвует в размножении. Из завязей цветков образуются плоды, содержащие семена. Это пример того, почему внешний вид нужно внимательно сопоставлять со строением.

5. Органы работают в системах

Система органов — несколько органов, связанных общей работой. Сердце и кровеносные сосуды участвуют в перемещении крови по организму и составляют кровеносную систему. Орган нельзя отождествлять с системой: сердце — один орган, а система включает и другие структуры.

Опорно-двигательная система обеспечивает опору тела и движения. Пищеварительная система участвует в получении и переработке пищи, а также всасывании питательных веществ. Дыхательная обеспечивает газообмен. Кровеносная переносит вещества. Выделительная участвует в удалении продуктов обмена. Покровы тела защищают его, а нервная система согласует многие процессы и связывает организм с изменениями среды.

Системы не работают изолированно. При беге мышцам требуется больше энергии. Дыхание обычно становится чаще и глубже, сердце обычно сокращается чаще. Кровь доставляет кислород и питательные вещества к работающим клеткам. Нервная система участвует в согласовании движений и изменении работы внутренних органов.

На странице показано качественное сравнение ходьбы и бега. Оно объясняет связь процессов, но не задаёт норму пульса, дыхания или времени нагрузки. У разных людей показатели различаются и зависят от условий. Чтобы понять идею урока, измерения не нужны: важно назвать связанные системы и объяснить их вклад в общее действие.

6. Почему организм — единое целое

Целостность организма проявляется в зависимости частей друг от друга. Корни растения поглощают воду из почвы. По проводящим тканям стебля она поступает в листья. Если воды поступает слишком мало, клетки листа могут потерять упругость, а лист — завянуть. Изменение под землёй становится заметно в надземной части растения.

Связь существует и в обратном направлении. В зелёных листьях на свету образуются органические вещества. Часть этих веществ перемещается к корням и другим органам. Корни используют их для роста и жизнедеятельности. Поэтому схема «корни помогают листьям» верна, но неполна: листья тоже помогают корням.

У человека органы тоже зависят друг от друга. Чтобы мышцы получили кислород, он должен перейти из воздуха в кровь в лёгких, а сердце и сосуды должны доставить кровь к мышцам. Поэтому при изучении организма важно не только перечислять его части, но и объяснять, как они работают вместе.

7. Разбираем примеры

Пример 1. Расположим названия по уровням. Даны: человек, мышечная ткань, скелетная мышца, мышечная клетка, опорно-двигательная система. Начинаем с клетки. Клетки входят в состав ткани; несколько тканей образуют орган — скелетную мышцу. Мышца вместе с костями и суставами участвует в работе системы. Все системы принадлежат целому организму — человеку.

Пример 2. Можно ли назвать лист организмом? В рассмотренном подсолнечнике лист — орган растения. Он состоит из разных тканей и связан с остальными органами. Наличие живых клеток само по себе не делает каждую часть отдельным организмом. Для сравнения: клетка инфузории — весь организм, а клетка листа — часть многоклеточного растения.

Пример 3. Что показывает сравнение листа? При освещении на просвет жилки видны отчётливее. Из этого можно понять, что внутри листа есть разветвлённая сеть. Но нельзя по такой иллюстрации посчитать клетки или определить их размеры. Для этого нужны другие изображения, приборы и известный масштаб.

8. Типичные ошибки

«Одноклеточный — значит неполноценный». Нет: одна клетка такого организма обеспечивает его жизнь. «Все клетки одинаковые». Нет: в многоклеточном организме они специализируются. «Ткань и орган — одно и то же». Нет: орган обычно объединяет несколько тканей.

«Во время бега работают только ноги». Нет: движение связано с работой многих систем. «У всех организмов есть все пять уровней». Нет: у одноклеточных нет тканей и органов, а у некоторых многоклеточных строение не включает весь набор. «Жилки — это весь лист». Нет: в листе есть и другие ткани.

9. Вопросы для самопроверки

1. Чем отличается клетка инфузории от клетки человеческой мышцы?
2. Почему строение мышечной и нервной клеток различается?
3. Какие четыре основных типа тканей есть у человека?
4. Почему лист и сердце относят к органам?
5. Назови систему органов и объясни её общую работу.
6. Как изменение поступления воды через корни связано с состоянием листьев?
7. Почему цепочка из пяти уровней не подходит инфузории?

Ориентиры для ответа

1. Первая — целый организм, вторая — специализированная часть организма. 2. Их строение связано с различными функциями. 3. Эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная. 4. Они имеют определённое строение, объединяют разные ткани и выполняют функции. 5. Например, сердце и сосуды обеспечивают перенос веществ. 6. Через корни и стебель вода поступает к листьям; нехватка воды может вызвать увядание. 7. Инфузория состоит из одной клетки и не имеет тканей, органов и систем органов.

10. Методические заметки для учителя

Цель занятия — научить различать уровни строения и объяснять хотя бы две связи между органами. Не ограничивайтесь заучиванием цепочки. После каждого примера просите ученика назвать не только часть, но и её вклад в жизнь целого. Признак понимания — ответ с причинной связью: «вода поступает через корни, поэтому состояние листьев зависит от корней».

Возможный ход занятия: начальный вопрос о прыжке — 3 минуты; одноклеточные и многоклеточные — 5 минут; уровни и сборка цепочки — 8 минут; органы растения и лист — 8 минут; совместная работа систем — 7 минут; итоговые задания и обсуждение — 9 минут. Время ориентировочное. Чтение можно использовать для подготовки, закрепления или самостоятельного возвращения к трудным местам.

Для поддержки дайте ученику начало цепочки или предложите выбирать между двумя названиями. Для усложнения попросите построить второй пример: клетка сердечной мышцы — сердечная мышечная ткань — сердце — кровеносная система — человек. Обсудите, почему «мышечная ткань» и «скелетная мышца» стоят на разных уровнях.

В разговоре о подсолнечнике обратите внимание на соцветие. Не закрепляйте ошибку «вся корзинка — один цветок». Подробную классификацию соцветий здесь вводить не требуется. При обсуждении животных различайте мышечную ткань и мышцу как орган. Кровь можно привести как неожиданный пример соединительной ткани.

Оценивайте итоговый ответ по трём признакам: ученик правильно называет уровень, объясняет функцию и устанавливает связь с другими частями. В заданиях обратная связь важнее первой ошибки. После ответа предложите исправить собственное объяснение. Смена языка сохраняет ответы и позволяет сопоставить основные термины: cell, tissue, organ, organ system, organism.