Экология в системе многоуровневой организации живой материи

Все элементы, составляющие живую материю в этой системе, представлены в уровнях, находящихся между собой в иерархической зависимости (рис.2), т.е. в соподчинении (1-ый закон Б.Коммонера):

- низший молекулярно-генетический уровень. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, проявляется на уровне функционирования биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, по­лисахаридов, а также других важных органических веществ. С это­го уровня начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма;

- клеточный уровень. Клетка — структурная и функциональная еди­ница, а также единица размножения и развития всех живых орга­низмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов лишь подтверждает это правило, так как они могут проявлять свойства живых систем только в клетках;

Рис. 2. Уровни организации материи (Миллер Т., 1993)

- тканевой. Ткань представляет собой совокупность сходных по строению клеток, объединенных выполнением общей функции;

- органный. У большинства животных орган — это структурно-функциональное объединение нескольких типов тканей. Напри­мер, кожа человека как орган включает эпителий и соединитель­ную ткань, которые вместе выполняют целый ряд функций, сре­ди которых наиболее значительная — защитная;

- организменный. Многоклеточный организм представляет со­бой целостную систему органов, специализированных для выпол­нения различных функций;

- популяционно-видовой уровень. Совокупность организмов одного и того же вида, объединенных общим местом обитания, создает популя­цию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осу­ществляются простейшие, элементарные эволюционные преоб­разования;

- биогеоценотический (экосистемный) уровень. Биогеоценоз — совокупность организ­мов разных видов и различной сложности организации и всех факторов среды обитания;

- биосферный уровень. Биосфера — самый высокий уровень организа­ции живой материи на нашей планете, включающая все живое на Земле.

Таким образом, живая природа представляет собой сложную организованную иерархическую систему.

С молекулярно-генетического уровня начинаются все процессы, лежащие в основе жизнедеятельности организмов, т.е. обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.

По мере продвижения вверх по структурным ступеням вышеуказанные процессы усложняются и вместе с ними усложняются и развиваются функциональные и структурные особенности формирующихся организмов («Закон усложнения организации организмов» К.Ф.Рулье).

По мере объединения компонентов в более крупные функциональные единицы на новых ступенях иерархической лестницы согласно принципу эмерджентности возникают новые свойства, отсутствующие на предыдущих стадиях.

Строение по иерархическому признаку является важнейшей особенностью живых систем. С одной стороны – взаимозависимость структурных уровней живого вещества, а с другой – сохранение самостоятельности структурных уровней. Отсюда – оптимальное функционирование всей системы как целого.

Возникновение структурных уровней явилось следствием эволюционного развития живой материи, её перехода в новое качественное состояние. При иерархической зависимости развитие системы идет быстрее, так как нижележащие уровни находятся под уровнями вышестоящих. Системы делаются более пластичными и устойчивыми с появлением новых более высоких уровней. Взаимодействия со средой усложняются и становятся более эффективными.

Если до организменного уровня структурные ступени формирования живой материи лежат в области интересов биологов, генетиков, физиологов, морфологов и ряда других ученых, то, начиная с организменного уровня, пять ступеней усложняющихся взаимодействий живых организмов между собой и окружающей средой – это область формирования экологических знаний. Выше лежащие уровни иерархической лестницы относятся к области познания астрофизиков.

Основной формой организации живой материи является клетка.

Клетка

Клетка (от лат. cellula — ячейка, клетка) — это элементарная биологиче­ская система, способная к самообновлению, самовоспроизве­дению и развитию.

Клетку, точнее клеточную оболочку, открыл в XVII в. английс­кий физик Роберт Гук. В 1831 г. английский бота­ник Роберт Броун обнаружил в растительных клетках ядро. Это важное открытие послужило предпосылкой для установления сход­ства между клетками растений и животных. В конце 30-х годов XIX в. зоолог Теодор Шванн пришел к заключе­нию, что клетка — основная структурная единица всех живых орга­низмов и что образование клеток обусловливает рост и развитие тканей.

Система представлений о клетке получила название клеточной теории. Клеточная теория строения была сформулирована и опуб­ликована Т. Шванном в 1839 г. Она сыграла огромную роль в раз­витии биологии. Провозглашая единство живого мира, клеточная теория послужила одной из предпосылок возникнове­ния теории эволюции Чарлза Дарвина.

В дальнейшем клеточная теория была развита многими учены­ми. Немецкий ученый Рудольф Вирхов доказал, что вне клеток нет жизни, что главная составная часть клетки — ядро и что клет­ки образуются только от клеток в результате деления. Таким обра­зом осуществляется их преемственность и по существу непрерыв­ность жизни на Земле.

В настоящее время основные положения клеточной теории формулируются следующим образом: 1) клетка является струк­турно-функциональной единицей, а также единицей развития всех живых организмов; 2) клеткам присуще мембранное строе­ние; 3) ядро — главная составная часть клетки; 4) клетки раз­множаются только делением; 5) клеточное строение организ­мов — свидетельство того, что все живые организмы имеют единое происхождение.

В состав клетки входит около 70 химических элементов перио­дической системы Д. И.Менделеева, встречающихся и в неживой природе (табл. 1). Это одно из доказательств общности живой и неживой природы.

Таблица 1

Химический состав клетки (%)

Среди неорганических веществ, входящих в состав клетки, первое место занимает вода. Её роль чрезвычайно велика: большинство химических процессов протекает только в водных растворах, вода обеспечивает терморегуляцию, многие вещества поступают в клетку и выводятся из неё в виде водных растворов.

Водаобладает хорошей теплопроводностью и большой тепло­емкостью. Поэтому при изменении температуры окружающей среды вода поглощает или выделяет теплоту вследствие разрыва или об­разования водородных связей. В связи с этим температура внутри клетки остается фактически неизменной.

Одну группу (около 98 % массы клетки) образуют четыре лег­ких элемента: водород, кислород, углерод и азот. Их называют мак­роэлементами. Это главные компоненты всех органических соеди­нений.

Другую группу составляют элементы, входящие в клетку в десятых и сотых долях процента. Из них сера и фосфор наряду с макроэлементами входят в состав жизненно важных органических соединений — нуклеиновых кислот, бел­ков, жиров, углеводов, гормонов. Калий, натрий, магний, мар­ганец, железо, хлор также выполняют важные функции в клетке. Элементы, содержащиеся в клетке в очень малых количествах, носят название микроэлементов.

Все элементы играют в клетке важную роль и необходимы в строго определенном количестве, их недостаток или избыток приводит к различным нарушениям обмена в организме.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: