Лекция 1

Раздел 1. Основы общей экологии

Глава 1. Введение в предмет

Для того чтобы получить целостное представление об экологии, увидеть ее истоки и понять роль, которую она играет среди наук, изучающих живые организмы, следует предварительно ознакомиться с наиболее важными для любой биологической науки (каковой экология по сути своей является) общими принципиальными положениями.

1 Уровни организации живой материи

Живая система при всей сложности ее организации состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ.

Клеточный уровень. Клетка не только структурная и функциональная единица любого живого организма, но и его единица развития. На клеточном уровне сопрягаются такие важнейшие процессы, как передача информации и превращение веществ и энергии.

Организменный уровень. Элементарной единицей организменного уровня является отдельная особь. Она рассматривается в развитии (от момента зарождения до прекращения существования) как живая система. В организме возникают системы органов, которые специализируются для выполнения различных функций (пищеварения, дыхания и т.д.).

Популяционно-видовой уровень. Популяция как совокупность организмов одного и того же вида, объединенных общим местом обитания, является уже надорганизменной структурой. Важно подчеркнуть, что именно в этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования.

Биогеоценотический уровень. Биогеоценоз – совокупность организмов разных видов и различной сложности организации во всем многообразии связей с факторами среды их обитания. В течение совместного исторического развития организмов разных систематических групп возникают динамичные, довольно устойчивые сообщества.

Биосферный уровень. Поскольку биосфера есть совокупность всех биогеоценозов, охватывающая все явления жизни, она является высшим уровнем организации живой материи. На биосферном уровне происходят круговорот веществ и превращение энергии.

2 Основные свойства живого вещества

Существенным свойством живого вещества является обмен веществ, энергии и информации.

В основе обмена веществ (метаболизма) лежат взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции, т.е. процессы синтеза веществ в организме, и диссимиляции, в результате которых сложные вещества и соединения разлагаются на простые, и выделяется энергия, требуемая для реакций биосинтеза. Отметим, что биогенные элементы (химические элементы, входящие в состав живых организмов) всегда находятся в сложных миграциях, перемещениях. Их совокупность составляет круговорот веществ в биосфере.

Источниками энергии для живого вещества служат солнечная и другая тепловая радиация, пища, наконец, 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. Каждый живой организм воспринимает и накапливает непрерывный поток информации, который поступает к нему из окружающей среды в форме звуков, запахов, зрительных образов, изменения температуры, освещённости и т.д.

Отличительными особенностями живых организмов является зеркальная ассиметрия аминокислот и сахаров (киральность), самовоспроизведение, способность к росту и развитию, саморегуляция, раздражимость, дискретность, иерархичность.

Киральность. Согласно закону киральной чистоты Л. Пастера, живое вещество состоит из кирально чистых структур. Действительно, сахара, вырабатываемые живыми организмами, всегда поляризуют свет вправо и только вправо.

Самовоспроизведение. Каждая отдельно взятая биологическая система существует ограниченное время: поэтому поддержание жизни невозможно без воспроизведения себе подобных. В основе последнего лежит образование новых молекул и структур, которое обусловлено информацией, заложенной в дезоксирибонуклеиновой кислоте (ДНК).

Процесс самовоспроизведения тесно связан с явлением наследственности: любое живое существо рождает себе подобных. Изменчивость – противоположное наследственности свойство организма. Оно связано с его способностью приобретать новые признаки и свойства.

Способность к росту и развитию присуща любому живому организму, который с момента зарождения растёт, увеличиваясь в размерах и массе, но при этом сохраняет общие черты строения.

Для нормального функционирования живого организма в меняющихся условиях окружающей среды необходимо внутреннее регулирование – саморегуляция различных процессов, полное подчинение их единому порядку поддержания постоянства внутренней среды – гомеостазу.

Чертой присущей всему живому, является раздражимость. Она выражается реакциями живых организмов на внешнее воздействие и связано с передачей информации из внешней среды биологической системе любой сложности (организму, органу, клетке). Благодаря этому свойству организмы способны избирательно реагировать на условия окружающей среды, например тепло и холод.

Живое вещество существует всегда дискретно - в форме обособленных друг от друга тел; они характеризуются трёхмерной структурой, которая специфична для каждого вида.

Всё живое на Земле характеризуется иерархичностью (соподчинённостью) структурной организации. Так, например, самовоспроизведение на уровне многоклеточного организма невозможно без деления клеток.