5.4. Многообразие живых организмов – основа

организации и устойчивости биосферы

“Живые организмы, - писал Вернадский, -своим дыханием, питанием, смертью, разложением, постоянным использованием своего вещества, а главное – длящейся сотни миллионов лет непрерывной сменой поколений, своим рождением и размножением – порождают одно из грандиознейших планетных явлений, не существующих нигде, кроме биосферы. Этот великий планетный процесс связан с миграцией химических элементов в биосфере, движением земных атомов, непрерывно происходящим более двух миллиардов лет по вполне определенным законам.

Биогенная миграция производится силами жизни и, взятая в целом, является одним из самых грандиозных и самых характерных процессов биосферы, основной чертой ее организованности. Огромные количества атомов, исчисляемые огромными числами, находятся в непрерывной биогенной миграции. Ее эффект определяется массой живого вещества, интенсивностью их движения. Чем больше раз в единицу времени оборачиваются атомы, тем более интенсивна биогенная миграция”.

Вернадский сформулировал следующий биохимический принцип: эволюция видов, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, должна идти в направлении, увеличивающем проявление биогенной миграции атомов в биосфере.

Движение живого вещества в биосфере В.И. Вернадский назвал сначала “механизмом биосферы”. В последующих работах он отказался от этого термина, посчитав его чисто техническим, и заменил словом “организованность”. Введение понятия “организованность биосферы” является для построения теории биосферы одной из гениальнейших догадок Вернадского. Он подчеркивал, что все живые организмы этой организованностью связаны между собой настолько тесно, что нарушение человеком существующего “динамического равновесия” между частями биосферы в одном месте может вызывать катастрофические последствия в другом.

Учение Вернадского о биосфере несомненно явлется одним из крупнейших обобщений естествознания  века. Никто из естествоиспытателей  века, рассуждающих о ”сфере жизни”, даже в отдаленной мере не мог предвидеть фундаментального значения для изучения экологии человека современного представления о биосфере. Оно неизмеримо шире таких расплывчатых понятии, как “окружающая среда”, “географическая оболочка” и т. п.

Прежде всего, биосфера Вернадского неразрывно связана с его концепцией пространства – времени, то есть она трехмерна геоисторична. Сведение ее к современной жизнедеятельной пленки планеты не просто обедняет понятие биосферы, а лишает ее самой основы – бесконечной эволюции, неравномерности исторического развития, его непрерывности и необратимости.

Биосфера – не статическая структура “оболочки жизни”, выступающая как извечная давность окружающего нас мира, а прежде всего геобиоисторический процесс. Только введя понятие о “былых биосферах” “геологической вечности биосферы”, “пределах биосферы” (как пространственно-временном поле существования самой жизни), Вернадский создал учение о биосфере, указал пути углубления ее познания. Это учение – одна из основных частей современной философии естествознания. Оно является руководством по регламентации поведения людей в геобиосферной системе, которые за миллионы лет достигла устойчивого равновесия и надежности.

Важным положением в учении В.И. Вернадского является то, что биосфера – не закрытая самоуправляемая система, а открытая система , существующая, вероятно, столь же долго, как и сама Земля. Биосфера функционирует как таковая только в силу своей неразрывной связи с другими геосферами нашей планеты, образуя вместе с ним единую суперсистему.

Свое понимание биосферы Вернадский называл геологическим .Его биосферная концепция лишена узкой биологичности и поэтому не может быть вписана в сферу только биологических наук. Она представляет собой интеграцию наук о Земле и жизни. В настоящее время она тесно связана с социально – экономическими науками. В этом состоит значение современных биосферных знаний в науке и в глобальных биосферных прогнозах. Последние, к сожалению, приходится часто делать в условиях неконтролируемой технократической деятельности людей.

Многообразие живых организмов – основа организации и устойчивости биосферы.

Отличие животных от растений состоит прежде всего в способе питания. Зеленые растения забирают из внешней среды (почвы, воздуха) только неорганические вещества: воду, минеральные соли и углекислый газ. Из них в клетках зеленых растений создаются органические вещества. Такой способ питания называют растительным, или автотрофным. Но ни одно животное не может жить за счет неорганических веществ и создавать из них в своем теле органические вещества. В отличии от растений, животным для питания необходимы сложные органические вещества: белки, жиры, углеводы. Их они получают, поедая растения или других животных. Такой тип питания называется животным, или гетеротрофным.

Различия в способах питания имеются даже у одноклеточных растений и животных, хотя они не различаются по степени раздражимости и подвижности. Среди растений не в состоянии синтезировать органические вещества лишь паразиты и те, которые питаются продуктами разложения (гниения) мертвых животных и растений (например, грибы). Такой способ питания называется сапрофитным.

Характер питания животных, необходимость разыскивать пищу определили у них подвижность. Среди растений подвижны лишь наиболее древние из них – одноклеточные и колониальные жгутиковые. Так как у них встречается и растительный, и животный тип питания, то их в одинаковой мере можно считать и растениями и животными.

Среди населяющих Землю животных примерно 20-25 тысяч видов имеют тело, состоящее всего из одной клетки. Их называют простейшими. Проще простейших устроены только вирусы. Они не относятся ни к растениям к ни к животным и образуют особую группу существ, которые не имеют клеточных структур. Организмы животных усваивать сложные органические вещества непосредственно не могут. Они приспособились предварительно эти вещества переваривать. У одноклеточных пища переваривается при помощи ферментов внутри клетки. У губок это происходит в клетках внутреннего слоя стенок тела (так называемой энтодермы); у кишечно-полостных – и в клетках энтодермы, и в полости тела, куда выделяются пищеварительные ферменты. У червей имеется пищеварительная система, причем у плоских червей она ветвится и разносит питательные вещества по всему телу, а у кольчатых черве эту функцию выполняет кровеносная система. Животные-паразиты, живущие в кишечниках других животных, питаются переваренной пищей. У животных имеются специальные органы дыхания: у водных обитателей это жабры, у наземных трахеи и легкие. Благодаря им у животных поверхность, участвующая в газообмене с окружающей средой, во много раз больше, чем у растений; организм получает больше кислорода, в нем активнее идет окисление веществ, накапливается большее количество энергии, используемой в дальнейшем для движения и других процессов.

У животных есть органы выделения: у позвоночных – почки, у простейших – сократительные вакуоли. Органы выделения удаляют из организма продукты распада разных веществ, в том числе и белка (мочевину, мочевую кислоту, аммиак). У растений аналогичных отходов жизнедеятельности образуются гораздо меньше. Это является следствием особенностей их питания и отсутствие мышечной активности. В частности аммиак из растительных организмов не выводится: путем химических превращений он переходит в вещества, безвредные для растения и используемые их вновь при биосинтезе азотосодержащих соединений. Некоторые продукты жизнедеятельности у растений накапливаются в листьях и удаляются при листопаде.

Таким образом, отличия животных от растений по типу питания определяют все другие их особенности: способность к передвижению, развитию пищеварительной, дыхательной, кровеносной, выделительной систем, нервной системе и органов чувств, способы захвата пищи. Низшие животные и растения отличаются друг от друга меньше, чем высокоорганизованные. Это свидетельствует о единстве происхождения всего живого.

Рассмотрим краткую характеристику обитателей морей и суши. Первые по условиям их существования разделяют на четыре группы: планктон, нектон, бентос и нейстон.

К планктону относятся различные микроскопические водоросли, одноклеточные животные, мелкие рачки, медузы, некоторые черви, личинки донных животных, икра и мальки многих рыб. Эти обитатели моря пассивно переносятся движением воды, причем часто на значительные расстояния. Они активно плавают только вверх или вниз: днем опускаются на глубину, вечером поднимаются в поверхностные слои.

Количество планктонных организмов в морях и океанах огромно. Первичная продукция фитопланктона превышает годовую продукцию рыб в Мировом океане в 3 тысячи раз. Количество планктона с глубиной резко уменьшается. Растительный планктон живет только в верхних слоях моря до глубин 100-200 м. Примерно 65% всей массе зоопланктона обитает в слое воды, расположенном между поверхностью и глубиной 500 м.

К нектону относится большинство рыб, ластоногие (тюлени, моржи), китообразные (киты, кашалоты), головоногие моллюски (кальмары, осьминоги), морские змеи, черепахи. Обычно их тела имеют хорошую обтекаемую форму, и это позволяет им двигаться в воде достаточно быстро. Бентос объединяет животных, обитающих на грунте и в грунте дна водоемов. Отдельные представители бентоса поселяются на прибрежных скалах и пляжах выше уровня воды, а некоторые из них живут на днищах кораблей. Морской бентос служит пищей многим рыбам и другим водным животным, а также используется человеком (например, устрицы, крабы).

Нейстон образуют обитатели поверхностной пленки воды. К нему относятся прежде всего разнообразные “водомерки”: они удерживают на поверхности воды за счет молекулярных сил сцепления.

Таким образом, в §5 изложены основы научных знаний об особенностях биологического уровня организации материи. Нами сформулировано понятие клетки и определены ее основные свойства. Рассмотрены колебательные и волновые процессы, их характеристики. На основе этих представлений проанализированы процессы жизнедеятельности организмов и сделан вывод об их цикличности. Показано что многообразие живых организмов обеспечивает стабильность и устойчивость геобиоценозов.