Организм как живая целостная система



Скачать 125,98 Kb.
страница1/4
Дата18.07.2022
Размер125,98 Kb.
#187510
  1   2   3   4
Связанные:
экология
2.1.-2.3., Программа конференции 20-25.05

1.1 Организм как живая целостная система.
Организм — любое живое существо. Он отличается от неживой природы определенной совокупностью свойств, присущих только живой материи: клеточная организация; обмен веществ по ведущей роли белков и нуклеиновых кислот, обеспечивающий гомеостаз организма — самовозобновление и поддержание постоянства его внутренней среды. Живым организмам присущи движение, раздражимость, рост, развитие, размножение и наследственность, а также приспособляемость к условиям существования — адаптация.
Взаимодействуя с абиотической средой, организм выступает как целостная система, включающая в себя все более низкие уровни биологической организации (левая часть «спектра»). Все эти части организма (гены, клетки, клеточные ткани, целые органы и их системы) являются компонентами доорганизменного уровня. Изменение одних частей и функций организма неизбежно влечет за собой изменение других его частей и функций. Так, в изменяющихся условиях существования, в результате естественного отбора те или иные органы получают приоритетное развитие. Например, мощная корневая система у растений засушливой зоны (ковыль) или «слепота» в результате редукции глаз у животных, существующих в темноте (крот).
Практически весь диоксид углерода (С02) поступает из атмосферы и днем его движение направлено вниз, к растениям, где осуществляется фотосинтез и выделяется кислород. Дыхание — процесс обратный, движение С02 ночью направлено вверх и идет поглощение кислорода.
Некоторые организмы, бактерии, способны создавать органические соединения и за счет других компонентов, например, за счет соединений серы. Такие процессы называются хемосинтезом.
Обмен веществ в организме происходит только при участии особых макромолекулярных белковых веществ — ферментов, выполняющих роль катализаторов. Каждая биохимическая реакция в процессе жизни организма контролируется особым ферментом, который в свою очередь контролируется единичным геном. Изменение гена, называемое мутацией, приводит к изменению биохимической реакции вследствие изменения фермента, а в случае нехватки последнего, то и к выпадению соответствующей ступени метаболической реакции.
Однако не только ферменты регулируют процессы метаболизма. Им помогают коферменты — крупные молекулы, частью которых являются витамины. Витамины — особые вещества, которые необходимы для обмена веществ всех организмов — бактерий, зеленых растений, животных и человека. Отсутствие витаминов ведет к болезням, так как не формируются необходимые коферменты и нарушается обмен веществ.
Наконец, для ряда метаболических процессов необходимы особые химические вещества, называемые гормонами, которые вырабатываются в различных местах (органах) организма и доставляются в другие места кровью или посредством диффузии. Гормоны осуществляют в любом организме общую химическую координацию метаболизма и помогают в этом деле, например, нервной системе животных и человека.
На молекулярно-генетическом уровне особенно чувствительно воздействие загрязняющих веществ, ионизирующей и ультрафиолетовой радиации. Они вызывают нарушение генетических систем, структуры клеток и подавляют действие ферментных систем. Все это приводит к болезням человека, животных и растений, угнетению и даже уничтожению видов организмов.
Метаболические процессы протекают с различной интенсивностью на протяжении всей жизни организма, всего пути его индивидуального развития. Этот его путь от зарождения и до конца жизни называется онтогенезом. Онтогенез представляет собой совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом за весь период жизни.
Онтогенез включает рост организма, т. е. увеличение массы и размеров тела, и дифференциацию, т. е. возникновение различий между однородными клетками и тканями, приводящее их к специализации по выполнению различных функций в организме. У организмов с половым размножением онтогенез начинается с оплодотворенной клетки (зиготы). При бесполом размножении — с образованием нового организма путем деления материнского тела или специализированной клетки, путем почкования, а также от корневища, клубня, луковицы и т. п.
Уровни биологической организации и экология.
Ген, клетка, орган, организм, популяция, сообщество (био­ценоз) — главные уровни организации жизни. Экология изучает уровни биологической организации от организма до экосистем. В ее основе, как и всей биологии, лежит теория эволюционного развития органического мира Ч. Дарвина, базирующаяся на представлениях об естественном отборе. В упрощен­ном виде его можно представить так: в результате борьбы за существование выживают наиболее приспособленные организмы. Свойства каждого отдельного уровня значительно слож­нее и многообразнее предыдущего. Но объяснить это можно лишь на основе данных о свойствах предшествую­щего уровня. Экология изучает правую часть «спектра», т. е. уровни биологической организации от орга­низмов до экосистем. В экологии организм рассматривается как целостная система, взаимодействующая с внешней сре­дой, как абиотической, так и биотической. В этом случае такая совокупность, как биологический вид, состоящий из сходных особей, которые, тем не менее, как индивидуумы отличаются друг от друга. Они точно так же не­похожи, как непохож один человек на другого, тоже относя­щиеся к одному виду. Но всех их объединяет единый для всех генофонд, обеспечивающий их способность к размножению в пределах вида. Поскольку каждый отдельный индивид имеет свои специфические особенности, то и отношение их к состоянию среды, к воздействию ее факторов различное. Например, по­вышение температуры часть особей может не выдержать и погибнуть, но популяция всего вида выживает за счет других, более приспособленных.
Популяция — это совокупность особей одного вида. В реальной природной среде многие виды рассеяны на пространствах, поэтому изучать приходится видовую группировку в пределах определенной территории. Некоторые из группировок достаточно хорошо приспосабли­ваются к местным условиям, образуя так называемый экотип.
Биоценоз — совокупность совместно обитающих популя­ций разных видов микроорганизмов, растений и животных. В дальнейшем это пространство было названо биотопом, под которым понимаются условия окружающей среды на опреде­ленной территории: воздух, вода, почвы и горные породы. Именно в этой окружающей среде существу­ют растительность, животный мир и микроорганизмы, состав­ляющие биоценоз. Компоненты биотопа не просто существуют рядом, а активно взаимодействуют между собой, создавая оп­ределенную биологическую систему, которую В. Н. Сукачев назвал биогеоценозом. В этой системе сово­купность абиотических и биотических компонентов имеет свою, особую специфику взаимодействий и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы.
Экосистема — совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его окружения, т. е. факторов местообитания. Всего все организмы делятся на две большие груп­пы — автотрофов и гетеротрофов.
Автотрофные организмы используют неорганические ис­точники для своего существования, создавая орга­ническую материю из неорганической. К таким организмам относятся фотосинтезирующие зеленые растения суши и вод­ной среды, синезеленые водоросли и др. Гетеротрофные организмы потребляют только готовые органические вещества. К ним относятся все животные и че­ловек, грибы и др. Гетеротрофы, потребляющие мертвую ор­ганику, называются сапротрофами (например, грибы), а спо­собные жить и развиваться в живых организмах за счет жи­вых тканей — паразитами (например, клещи). Организмы достаточно разнообразны по видам и формам питания, они вступают между собой в сложные трофические взаимодействия, тем самым выполняя важней­шие экологические функции в биотических сообществах. Од­ни из них производят продукцию, другие потребляют, тре­тьи — преобразуют ее в неорганическую форму. Их называют соответственно: продуценты, консументы и редуценты
Продуценты — производители продукции, которой потом питаются все остальные организмы, — это зеленые растения, производящие органические вещества из неорганических соединений.
Консументы — это потребители органических веществ. Среди них есть животные, употребляющие только раститель­ную пищу, — травоядные (корова), или питающиеся только мясом других животных — плотоядные (хищники), а также употребляющие и то и другое — «всеядные» (человек, мед­ведь).
Редуценты (деструкторы) — восстановители. Они воз­вращают вещества из отмерших организмов снова в нежи­вую природу, разлагая органику до простых неорганических соединений и элементов (например, на СО2 NO, и Н20). Воз­вращая в почву или в водную среду биогенные элементы, они, завершают биохимический круговорот. Это делают в основном бактерии, большинство других микроор­ганизмов и грибы. Микроорганизмы, бактерии и другие более сложные фор­мы в зависимости от среды обитания подразделяют на аэробные, т. е. живущие при наличии кислорода, и анаэробные — живущие в бескислородной среде.
Развитие организма как живой целостной системы.
Организм - это любое живое существо. Он отличается от неживой природы клеточной организацией и обменом веществ, обеспечивающим гомеостаз организма - самовозобновление и поддержание постоянства его внутренней среды. Живым организмам присущи движение, раздражимость, рост, развитие, размножение и наследственность, а также приспособляемость к условиям существования - адаптация.
С абиотической средой организм взаимодействует как целостная система, включающая в себя все более низкие уровни биологической организации. При обмене веществ, или метаболизме, в нем происходит множество химических реакций в виде дыхания - реакции окисления углерода («горения» - по Лавуазье и Лапласу), или фотосинтеза - зелеными растениями связывается лучистая энергия солнца и используется диоксид углерода и вода для генерации органического вещества (выделяется кислород и образуется в зеленом растении глюкоза). Ночью растение дышит, поглощая кислород и выделяя диоксид углерода, а днем - наоборот: выделяется кислород и поглощается диоксид углерода. Некоторые бактерии используют в качестве окислителя не кислород, а серу. Такой процесс называется хемосинтезом.
Обмен веществ в организме происходит только при участии макромолекулярных веществ - ферментов, выполняющих роль катализаторов. Фермент контролирует биохимическую реакцию, а сам он Контролируется соответствующим геном. Изменение гена, мутация, приводит к изменению фермента и, следовательно, биохимической реакции, управляемой этим ферментом, а в случае его полного отсутствия биохимическая реакция вообще выпадает из метаболизма.
Регулировать процессы метаболизма ферментам помогают витамины - вещества, необходимые для обмена веществ всех организмов. Отсутствие витаминов ведет к болезням. Для метаболических процессов необходимы также особые химические вещества - гормоны, которые вырабатываются в различных органах и доставляются в другие места организма током крови или диффузионно и помогают нервной системе животных и человека.
Метаболические процессы протекают в течение всего периода индивидуального развития организма, т. е. в онтогенезе - совокупности последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом за весь период жизни. Онтогенез включает рост организма и его функциональную клеточную дифференциацию. Животные в онтогенезе проходят ряд стадий своего развития: зародышевую, послезародышевую и взрослого организма. Зародышевая заканчивается выходом зародыша и яйцевых оболочек, а у живородящих - рождением. Важное экологическое значение для животных имеет послезародышевая стадия развития, протекающая по типу прямого развития или по типу метаморфоза (с личиночной стадией). У ряда насекомых личиночная стадия позволяет пережить неблагоприятный период года (низкие температуры, засухи и др.).
В онтогенезе растений различают рост, развитие (формирование взрослого организма) и старение (ослабление биофункцйй и смерть).
Процессы и явления, происходящие на онтогенетическом уровне, - это необходимое и весьма существенное звено функционирования всего живого. Но они могут быть нарушены на любой стадии действием химического, светового или теплового загрязнения среды и привести к появлению уродов или даже к гибели индивидов на послеродовой стадии онтогенеза.
Современный онтогенез организмов сложился в течение длительной эволюции, в результате их исторического развития - филогенеза. Для целей экологии необходима реконструкция эволюционных преобразований организмов. В известной мере это можно сделать, опираясь на биогенетический закон, сформулированный Э. Геккелем, который и ввел термин «филогенез»: онтогенез всякого организма есть краткое и сжатое повторение филогенеза данного вида. Иными словами, в утробе матери, а затем появившись на свет, индивид в своем развитии повторяет в сокращенном виде историческое развитие своего вида.
Система организмов и биота Земли.
В настоящее время на Земле насчитывается более 2,2 млн. видов организмов, систематика которых все время усложняется, хотя ее «скелет» остается неизменным с середины XVII в., со времени создания ее великим шведским ученым - Карлом Линнеем.
Издавна весь органический мир делился на два царства - животных и растений, но сейчас его следует делить на две империи - доклеточных (вирусы и фаги) и клеточных (все остальные организмы). Империя доклеточных состоит из единственного царства - вирусов. Империя клеточных состоит уже из двух надцарств - низкоорганизованные доядерные (прокариоты) и высокоорганизованные ядерные (эукариоты), а также из четырех царств и еще семи подцарств.
Прокариоты представлены царством дробянок, к которым относятся бактерии и сине - зеленые водоросли, в клетках которых нет ядра, и ДНК в них не отделяется мембраной от цитоплазмы. Эукариоты представлены тремя царствами: животных, грибов и растений, клетки которых содержат ядро и ДНК отделена от цитоплазмы мембраной, поскольку находится в самом ядре. Грибы выделены в отдельное царство, так как они не только не относятся к растениям, но, вероятно, происходят от амебоидных жгутиковых простейших, т. е. имеют более тесную связь с животным миром.
Однако при дальнейшем изложении материала мы будем придерживаться традиционных классификаций, по которым бактерии, сине - зеленые водоросли и грибы являются отделами низших растений, так как деление живых организмов на четыре царства еще не легло в основу справочной и учебной литературы.
Всю совокупность растительных организмов (включая, бактерии, сине - зеленые водоросли и грибы) данной территории планеты любой детальности (региона, района и т. д.) называют флорой, а совокупность животных организмов - фауной. Флора и фауна данной территории в совокупности составляют биоту. Но эти термины имеют и гораздо более широкое применение. Например, говорят: флора цветковых растений, флора микроорганизмов (микрофлора), микрофлора почв и т. п. Термин «биота» используют тогда, когда хотят оценить взаимодействие всех организмов и среды или, например, влияние почвенной биоты на процессы почвообразования и др.
Прокариоты являются древнейшими организмами Земли, образовавшимися более миллиарда лет назад. Они состоят из одного царства - дробянок, которых в настоящее время известно около 5000 видов. Самые распространенные среди них - подцарство бактерий, являющихся преимущественно сапрофагами, редуцентами. Они распространены повсеместно, но больше всего их в почвах - сотни миллионов на один грамм, а в чернозёмах - более двух миллиардов.
В результате эрозии почв бактерии попадают в водоемы, загрязняя их, особенно в прибрежной части. В атмосферном воздухе их значительно меньше. Широко они распространены в литосфере - на сотни метров в глубину земной коры, и даже встречаются на глубинах 2 и 3 тыс. м.
Подцарство сине - зеленых водорослей представлено фотосинте-зирующими автотрофами, обитающими преимущественно в поверхностном слое пресноводных водоемов, хотя есть и в морях. Продуктом их метаболизма являются азотистые соединения, что при определенных условиях может привести к цветению воды и к ее загрязнению, в том числе и в водопроводных системах.
Эукариоты - это все остальные организмы Земли, среди которых царство растений - самое распространенное - около 300 тыс. видов, царство грибов представлено более чем 100 тыс. видов, а царство животных - 1,7 млн. видов.
Растения - это практически единственные организмы, создающие органические вещества из неорганических. Они как бы создают, продуцируют пищу, а все остальные уже питаются этой готовой органической пищей, т. е. они являются продуцентами. Среди них водоросли - большая группа растений, живущих в воде, которым мы обязаны появлением кислорода в атмосфере. Остальные, более организованные растения - обитатели суши, среди которых преобладают цветковые - их более 250 тыс. видов. Растительность суши - главный генератор кислорода в атмосферу Земли, и ее бездумное уничтожение оставит животных и человека не только без пищи, но и без кислорода.
Грибы - низшие организмы, не содержат хлорофилла, размеры их от микроскопических до крупных, типа дождевиков. Все грибы - гетеротрофные организмы, около трех четвертей их - сапрофиты, питающиеся гниющими растениями, остальные паразитируют на растениях и единичные - на животных. Почвенные грибы играют основную роль в почвообразовательных процессах.
Животные представлены большим разнообразием форм и размеров. Все они гетеротрофы, консументы. Наибольшее количество видов и наибольшая численность у членистоногих. Например, насекомых на каждого человека приходится по 200 млн. особей. На втором месте по количеству видов стоят моллюски, но численность их значительно ниже, чем у насекомых. На третьем месте по количеству видов стоят позвоночные, половина которых приходится на рыб и лишь десятая часть на млекопитающих. Значит, большая часть позвоночных формировалась в воде, а насекомые - это животные суши.
Соотношение сухопутных и водных организмов, как растений, так и животных, примерно одинаково: количество видов на суше 92 - 93%, в воде – 7 - 8%. Это значит, что выход организмов на сушу дал мощный толчок эволюционному процессу в направлении увеличения видового разнообразия, что ведет к повышению устойчивости природных сообществ организмов и экосистем в целом.
Взаимодействие организма и среды.
Экология — наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и со средой их обитания.
Среда обитания — это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них определённое воздействие. На нашей планете живые организмы освоили 4 среды обитания: водную, наземно-воздушную, почвенную и организменную.
Отдельные элементы среды, которые воздействуют на организмы, называются экологическими факторами. Выделяют следующие экологические факторы: абиотические, биотические, антропогенные. Абиотические факторы — компоненты неживой природы. Биотические факторы — воздействие живых организмов друг на друга (взаимодействие между особями в популяциях и между популяциями в сообществах). Антропогенные факторы — деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания (охота, промысел, сведение лесов, загрязнение, эрозия почв и др.).
В процессе эволюции у организмов выработались различные приспособления к среде обитания — адаптации. Существует три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды: активный путь, пассивный путь и избегание неблагоприятных воздействий. Адаптации можно разделить на биохимические, морфологические, физиологические, этологические и др.
Факторы среды имеют количественное выражение. По отношению к каждому фактору можно выделить зону оптимума (зону нормальной жизнедеятельности), зону пессимума (зону угнетения) и пределы выносливости организма. Оптимум — такое количество экологического фактора, при котором интенсивность жизнедеятельности организмов максимальна. В зоне пессимума жизнедеятельность организмов угнетена. За пределами выносливости существование организма невозможно. Различают нижний и верхний предел выносливости.
Способность живых организмов переносить количественные колебания действия экологического фактора в той или иной степени называется экологической валентностью (толерантностью, устойчивостью, пластичностью). Интервал значений экологического фактора между верхним и нижним пределами выносливости называется зоной толерантности. Виды с широкой зоной толерантности называются эврибионтными, с узкой — стенобионтными.
Экологический фактор, количественное значение которого выходит за пределы выносливости вида, называется лимитирующим (ограничивающим) фактором. Такой фактор будет ограничивать распространение вида даже в том случае, если все остальные факторы будут благоприятными. Лимитирующие факторы определяют географический ареал вида.

Понятие о среде обитания и экологических факторах


Среда обитания организма — это совокупность абиотических и биотических условий его жизни. Свойства среды постоянно меняются, и любое существо, чтобы выжить, приспосабливается к этим изменениям.
Земной биотой освоены три основные среды обитания: водная, наземно-воздушная и почвенная вместе с горными породами приповерхностной части литосферы. Биологи еще часто выделяют четвертую среду жизни — сами живые организмы, заселенные паразитами и симбионтами.

Скачать 125,98 Kb.

Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4




База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница