2.3 Основы аутэкологии

2.3.1 Организм как самовоспроизводящаяся открытая система

Существенным свойством живого является обмен веществ, энергии и информации.

Организм потребляет из окружающей среды энергию и вещества и использует их для жизненно важных реакций, а затем возвращает в среду эквивалентное количество энергии и вещества, но уже в другой форме, менее пригодной для него. Организм выступает как открытая система, находящаяся в стационарном состоянии: скорость поступления в нее веществ и энергии из окружающей среды уравновешивается скоростью переноса веществ и энергии из системы. В основе последней находятся белки – носители большинства жизненных функций и нуклеиновые кислоты – носители информации. Живое вещество способно существовать только в потоке непрерывного обмена веществ, энергии и информации с окружающей средой. Прекращение движения в этом потоке хотя бы одного компонента прекращает жизнь организма.

Источниками энергии для живого вещества служат солнечная и другая тепловая радиация, пища, и контакты с более теплыми телами. Энергия живых организмов в процессе их жизнедеятельности подвергается многим превращениям, в частности преобразовывается в механическую, тепловую, световую, химическую, электрическую и в конце концов рассеивается в окружающем пространстве.

В широком и основном значении информация – это передача от одного живого объекта к другому различных сведений или иных воздействий, которые влияют на их жизнедеятельность.

Разнообразие организмов. Все живые организмы биосферы подразделяются на четыре царства: прокариоты (доядерные), животные, грибы и растения.

Прокариоты – это простейшие организмы, клетки которых не имеют истинного ядра. К ним относятся бактерии и сине-зеленые водоросли.

Животные, грибы и растения в своих клетках содержат настоящие ядра, которые отделены от цитоплазмы ядерной мембраной. Вследствие этого они выделены в надцарство эукариотов (ядерных).

В свою очередь каждое царство эукариотов подразделяется на подцарства: 1) животные; 2) грибы; 3) растения.

По отношению в кислороду, присутствующему в среде, все животные делятся на аэробные (жизнедеятельность возможна только при наличии свободного кислорода) и анаэробные (обитают без кислорода).

Все разнообразие видов живых организмов биосферы связано между собой через питание. Так как питание, образно говоря, – красная нить экологии, весьма важна классификация живого вещества по его способам питания. При этом различают автотрофы и гетеротрофы (см. разд. 2.5.4).

2.3.2 Организм и среда

Организм является начальной, основ­ной единицей обмена веществ. Именно с организма и начинается цепочка взаимоотношений живой материи, ее нельзя прервать ни на одном уровне. Очевидно, что существует глубокая связь между орга­низмом и окружающей средой.

Среда – комплекс тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. В широком смысле это материальные тела, явления и энергия, воздействующие на организм.

Существует значительное разнообразие объема значений слова «среда» в зависимости от степени конкретизации понятия. Так, внешняя среда рассматривается как совокупность сил и явлений природы, ее вещество и пространство, любая деятельность человека (организма), находящаяся вне рассматриваемого объекта или субъекта и необяза­тельно непосредственно контактирующая с ним. Понятие окружаю­щая среда – совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов. Различают также природную среду (сочетание естественных и измененных деятельностью человека факторов живой и неживой природы, которые проявляют эффект воздействия на организм), среду абиотическую (все силы и явления природы, происхождение которых прямо не связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов) и среду биотическую (силы и явления природы, которые обязаны своим происхождением жизнедеятельности ныне живущих организмов) (разд. 2.3.3).

Имеется и конкретное пространственное понимание среды, как непосредственного окружения организма – среда обитания. К ней относят только те элементы среды, с которыми данный организм всту­пает в прямые или непрямые отношения, т. е. это все то, среди чего он живет.

В земных условиях живые организмы освоили четыре основные среды обитания, сильно различающиеся по специфике условий. Пер­вой по времени была водная среда, в которой возникла и распростра­нилась жизнь. В дальнейшем живые организмы овладели наземно-воздушной средой, затем они создали и заселили почву. Четвертой специфической средой жизни стали сами организмы, тела которых использовались паразитами или симбионтами.

Необходимо подчеркнуть, что понятие «среда» не является сино­нимом понятия «условия существования». Последнее означает сумму жизненно необходимых факторов среды, без которых живые организ­мы не могут существовать.

Влияние среды на организм. Организм, испытывая потребность в притоке вещества, энергии и информации, полностью зависит от сре­ды. Уместно здесь привести закон, открытый российским ученым К. Ф. Рулье: результаты развития (изменений) любого объекта (орга­низма) определяются соотношением его внутренних особенностей и осо­бенностей той среды, в которой он находится. Этот закон, иногда называемый первым экологическим законом жизни, имеет общее зна­чение, так как в равной мере относится к живой и неживой материи, а также к социальной сфере.

Эволюционно возникшее приспособление организмов к условиям среды, выражающееся в изменении их внешних и внутренних особенностей, носит название адаптации.

Способность к адаптациям – одно из основных свойств жизни вообще, поскольку обеспечивает саму возможность ее существова­ния, возможность организмов выживать и размножаться. При этом адаптации способны проявляться на самых разных уровнях: от биохи­мии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функ­ционирования сообществ и экосистем.

Резкое и быстрое изменение условий среды обитания может привести к тому, что генетический аппарат вида не сможет приспособиться к новым условиям жизни. Сказанное в полной мере относится и к человеку.

Влияние живых организмов на среду. Организмы и сами способны существенно воздействовать на среду. Так, их жизнедеятельность сильно влияет на газовый состав атмосферы. Это связано, в частности, с тем, что в результате фотосинтеза зеленых растений в атмосферу поступает кислород. Диоксид углерода, напротив, извлекается из атмосферного воздуха растениями и вновь поступает туда в процессе разложения остатков погибших организмов. Разлагая тела погибших организмов, бактерии, грибы и животные участвуют в образовании почвы. Именно жизнедеятельность организмов опреде­ляет содержание растворенных органических соединений и минеральных солей в природных водах. Укажем, что организмы, меняя химический состав среды, воздействуют и на ее физические свойства.

На предел воздействия организмов на среду обитания описывает другой экологический закон жизни (Ю. Н. Куражковский): каждый вид организмов, потребляя из окружающей среды необходимые ему вещества и выделяя в нее продукты своей жизнедеятельности, изменяет ее таким образом, что среда обитания становится непригодной для его существования.

Таким образом, организмы испытывают воздействие постоянно ме­няющихся условий среды, но и сами способны изменять эти условия.