ЛЕКЦИЯ 2 ОРГАНИЗМ КАК ЖИВАЯ ЦЕЛОСТНАЯ СИСТЕМА

ЛЕКЦИЯ 2 ОРГАНИЗМ КАК ЖИВАЯ ЦЕЛОСТНАЯ СИСТЕМА

Уровни биологической организации и экология. Ген, клетка, организм, популяция, сообщество (биоценоз), биогеоценоз – главные уровни организации жизни. Экология изучает уровни биологической организации от организма до экосистем. В её основе лежит теория эволюционного развития органического мира Ч. Дарвина, базирующаяся на представлении о естественном отборе. Материалистические представления о происхождении жизни и эволюционную теорию Ч. Дарвина можно объяснить лишь с позиции экологической науки. Не случайно вслед за открытием Ч. Дарвина (1859) появился термин «экология» Э. Геккеля (1866). Роль окружающей среды, то есть физических факторов в эволюции и существовании организмов не вызывает сомнений. Эта среда была названа абиотической, а составляющие её отдельные части (воздух, вода) и факторы (температура, влажность) называют абиотическими, в отличие от биотических компонентов, представленных живым веществом.

Взаимодействую с абиотической средой они образуют определённые функциональные системы, где живые компоненты и среда – «единый цельный организм» . Каждый последующий уровень организации обладает своими новыми свойствами, то есть нельзя предсказать его свойства исходя из свойств отдельных его составляющих более низких уровней. Такое явление называют эмерджентностью – наличием у системного целого особых свойств, не присущих его подситемам и блокам, а также сумме других элементов, не объединенных системообразующими связями.

В экологии организм рассматривается как целостная система, взаимодействующая с внешней средой, как биотической, так и абиотической. В этом случае в наше поле зрения попадает такая совокупность как биологический вид, состоящий из сходных особей, которые, тем не менее, как индивидуумы отличаются друг от друга. Индивидуумы не похожи друг на друга, но всех их объединяет единый генофонд, обеспечивающий их способность к размножению в пределах вида.

Популяция – это совокупность особей одного вида. Генетики обычно добавляют как обязательный момент – способность этой совокупности к самовоспроизведению. Экологи же, учитывая обе эти особенности, подчёркивают некую изолированность в пространстве и во времени аналогичных совокупностей одного и того же вида. Популяция вида может быть представлена отдельными группировками хорошо приспособленными к местным условиям и образующим экотип. Однако в природных условиях одновидовых группировок и поселений не существует, и мы обычно имеем дело с группировками, состоящими из многих видов. Такие группировки называются биологическими сообществами или биоценозами.

Биоценоз – совокупность совместно обитающих популяций разных видов микроорганизмов, растений и животных. Термин «биоценоз» впервые употребил Мёбиус (1877), изучая группу организмов устричной банки, то есть он взял изначально географически ограниченную территорию – территорию отмели. В дальнейшем это пространство было названо биотопом, под которым понимают условия среды на определённой территории.

Компоненты биотопа не просто существуют, а активно взаимодействуют между собой, образую биологическую систему, которую академик В. Н. Сукачев предложил называть биогеоценозом. Термин «биогеоценоз» был предложен в конце 30 -ых годов 20 -ого века. Представления Сукачева в дальнейшем легли в основу биогеоценологии – научного направления в биологии, занимающуюся проблемами взаимодействия живых организмов между собой и с окружающей их абиотической средой. Однако, несколько раньше английским ботаником А. Тенсли был введен термин «экосистема» . Экосистема по А. Тенсли – «совокупность комплексов организмов с комплексом физических факторов его окружения, то есть факторов место обитания в широком смысле» . Для выделения экосистем имеют трофические, то есть пищевые взаимоотношения организмов, регулирующие всю энергетику биотических сообществ и всей экосистемы целом.

Прежде всего организмы делятся на две большие группы – автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы – организмы используют неорганические источники для своего существования, тем самым создавая органическую материю из неорганической. Гетеротрофы – организмы потребляют готовые органические вещества. Гетеротрофы, потребляющие мёртвую органику называют сапротрофами, а способные жить и развиваться в живых организмах – паразитами. Продуценты – производители продукции, которой потом питаются все остальные организмы. Консументы – потребители органических веществ. Редуценты (деструкторы) – восстановители, возвращают вещества из отмерших организмов снова в неживую природу

Организм – любое живое существо. Он отличается от неживой природы определённой совокупностью свойств, присущих только живой материи – клеточная структура, обмен веществ при ведущей роли белков и нуклеиновых кислот. 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 окружающей средой, организм выступает как целостная система, включающая в себя более низкие уровни биологической организации. Изменение одних частей и функций организма влечет за собой изменение других его частей и функций.

Живые организмы обладают обменом веществ, или метаболизмом, при этом происходит множество химических реакций (дыхание, фотосинтез). Некоторые организмы способны создавать органические соединения и за счет химических реакций, выделяющих тепло – хемосинтез. Обмен веществ в организме происходит только при участии особых макромолекулярных белковых веществ – ферментов (энзимов), выполняющих роль катализаторов. Любая реакция контролируется ферментом, выработка которого контролируется геном. Изменение гена, называемое мутацией приводит к нарушению метаболизма. Не только ферменты регулируют процессы метаболизма им помогают коферменты, часто называемые, витаминами. Ряд метаболических процессов протекает при участии гормонов, которые вырабатываются в различных органах и доставляются в другие места кровью или процессом диффузии.

Путь от зарождения организма до его гибели называется онтогенезом. Онтогенез представляет собой совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом за весь период жизни. Для организмов зарождающихся половым путем различают зародышевую (эмбриональную), постэмбриональную стадии и стадию взрослого организма. Постэмбриональное развитие может протекать по типу прямого развития и по типу метаморфоз. Процессы и явления, проходящие на онтогенетическом уровне, то есть на уровне индивида (особи) – это необходимое и весьма существенное звено функционирования всего живого. Современный онтогенез организмов сложился в течение длительной эволюции, в результате их исторического развития – филогенеза. Его изучением занимается наука филогенетика, которая базируется на данных трёх наук – морфологии, эмбриологии и палеонтологии. «Онтогенез всякого организма есть краткое и сжатое повторение филогенеза» - биогенетический закон Э. Геккеля.

В системе живых организмов существует своя классификация состоящая из следующих таксонов. Империи (доклеточных и клеточных), царства, тип, класс, отряд, семейство, род и вид.

Терминология: эмерджентность, абиотические, индивидуум, генофонд, популяция, экотип, биоценоз, биогеоценоз, экосистема