2. Развитие организма как живой целостной системы

Организм — любое живое существо. Он отличается от неживой природы определенной совокупностью свойств, присущих только живой материи: клеточная организация; 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, 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. Живые организмы обладают обменом веществ, или ме­таболизмом, при этом происходит множество химических реакций. Примером таких реакций могут служить дыхание, которое еще Лавуазье и Лаплас считали разновидностью го­рения, или фотосинтез, посредством которого зеленые рас­тения связывают солнечную энергию.

Как известно, в процессе фотосинтеза кроме солнечной энергии используются двуокись углерода и вода. Суммарно химическое уравнение фотосинтеза выглядит так:

6 CO₂ + 6 H₂O → (hν)→ C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ ,

где С₆Н₁₂О₆ — богатая энергией молекула глюкозы.

Некоторые микроорганизмы, 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.

Однако не только ферменты регулируют процессы метабо­лизма. Им помогают коферменты. Это крупные молекулы, частью которых являются витамины — вещества, необходимые для обмена веществ всех организмов — бактерий, зеленых рас­тений, животных и человека. Отсутствие витаминов ведет к болезням: 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.

3. Системы организмов и биота Земли

В настоящее время на Земле насчитывается более 2,2 млн видов организмов. Известно, что издавна органический мир делился на два царства — животных и растений.

Всю совокупность растительных организмов 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. Термин «биота» используют, когда хотят оценить взаимодействие всех живых организмов и среды.

Водоросли — это большая группа растений, живущих в во­де, где они могут либо свободно плавать, либо прикрепляться к субстрату. Водоросли — это первые на Земле фотосинтезирующие организмы, которым мы обязаны появлением кисло­рода в ее атмосфере.

Остальные, более организованные растения — обитате­ли суши. Они получают питательные элементы из почвы по­средством корневой системы, которые транспортируются че­рез стебель в листья, где берут начало процессы фотосинте­за. Растительность суши — главный ге­нератор кислорода, поступающего в атмосферу.

Грибы — низшие организмы, не содержат хлорофилла, размеры их от микроскопических до крупных, типа дождеви­ков, насчитывается их более 100 тыс. видов. Все грибы — гетеротрофные организмы, сре­ди которых имеются и сапрофиты, и паразиты. Около трех четвертей всех грибов — сапрофиты, питающиеся гниющи­ми растениями, некоторые грибы паразитируют на растениях и единичные — на животных. Низшие почвенные грибы играют основную роль в про­цессах почвообразования.

Животные представлены большим разнообразием форм и размеров, их более 1,7 млн видов. Все царство животных — это гетеротрофные организмы, консументы.

Контрольные вопросы:

1. Какие уровни биологической организации являются объектами изучения экологии?

2. Биогеоценоз и экосистема — сходство и различия.

3. Как подразделяются организмы по характеру источника питания и по экологическим функциям в биотических сообществах?

Лекция 4

Биосфера – глобальная экосистема Земли – Экосфера

План.

5. Состав и границы биосферы.

6. Атмосфера, ее состав и назначение.

7. Состав и строение гидросферы, ее функции как составной части биосферы.

8. Литосфера, ее состав и назначение.

9. Почва - центральное звено в структуре био­сферы.

10. Круговорот веществ - главная функция биосферы.

1. Состав и границы биосферы

Биосфера - это своеобразная оболочка Земли, содер­жащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами. Совре­менное учение о биосфере разработал акад. В. И. Вер­надский (1926). Он понимал под биосферой область существования живого вещества, которая включает ниж­нюю часть атмосферы (до озонового пояса — на вы­соте 20—25 км), всю гидросферу — до максимальных глубин (11022 м) и верхнюю часть литосферы (почвенный покров).

Всю совокупность организмов (растений, животных, микробов) называют биотой (от лат. «bio» — жизнь). Следовательно, биосфера — область распростране­ния жизни на Земле, включающая населенную орга­низмами верхнюю часть земной коры, воды и нижнюю часть атмосферы. Биосфера представляет собой рав­новесную систему, в которой процессы обмена ве­ществ и энергии происходят главным образом за счет жизнедеятельности организмов. Биосфера - это одна из важнейших экосистем (Экосфера), которая является основным компонентом природной среды, окружающей человека на Земле.

Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер): атмосферы, гидросферы, литосферы.