2. Развитие организма как живой целостной системы

Организм - это любое живое существо. Он отличается от неживой природы клеточной организацией и обменом веществ, обеспечивающим 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.

С абиотической средой организм взаимодействует как целостная система, включающая в себя все более низкие уровни биологической организации. При обмене веществ, или метаболизме, в нем происходит множество химических реакций в виде дыхания - реакции окисления углерода («горения» - по Лавуазье и Лапласу), или фотосинтеза - зелеными растениями связывается лучистая энергия солнца и используется диоксид углерода и вода для генерации органического вещества (выделяется кислород и образуется в зеленом растении глюкоза). Ночью растение дышит, поглощая кислород и выделяя диоксид углерода, а днем - наоборот: выделяется кислород и поглощается диоксид углерода. Некоторые бактерии используют в качестве окислителя не кислород, а серу. Такой процесс называется хемосинтезом.

Обмен веществ в организме происходит только при участии макромолекулярных веществ - ферментов, выполняющих роль катализаторов. Фермент контролирует биохимическую реакцию, а сам он Контролируется соответствующим геном. Изменение гена, мутация, приводит к изменению фермента и, следовательно, биохимической реакции, управляемой этим ферментом, а в случае его полного отсутствия биохимическая реакция вообще выпадает из метаболизма.

Регулировать процессы метаболизма ферментам помогают витамины - вещества, необходимые для обмена веществ всех организмов. Отсутствие витаминов ведет к болезням. Для метаболических процессов необходимы также особые химические вещества - гормоны, которые вырабатываются в различных органах и доставляются в другие места организма током крови или диффузионно и помогают нервной системе животных и человека.

Метаболические процессы протекают в течение всего периода индивидуального развития организма, т. е. в онтогенезе - совокупности последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом за весь период жизни. Онтогенез включает рост организма и его функциональную клеточную дифференциацию. Животные в онтогенезе проходят ряд стадий своего развития: зародышевую, послезародышевую и взрослого организма. Зародышевая заканчивается выходом зародыша и яйцевых оболочек, а у живородящих - рождением. Важное экологическое значение для животных имеет послезародышевая стадия развития, протекающая по типу прямого развития или по типу метаморфоза (с личиночной стадией). У ряда насекомых личиночная стадия позволяет пережить неблагоприятный период года (низкие температуры, засухи и др.).

В онтогенезе растений различают рост, развитие (формирование взрослого организма) и старение (ослабление биофункцйй и смерть).

Процессы и явления, происходящие на онтогенетическом уровне, - это необходимое и весьма существенное звено функционирования всего живого. Но они могут быть нарушены на любой стадии действием химического, светового или теплового загрязнения среды и привести к появлению уродов или даже к гибели индивидов на послеродовой стадии онтогенеза.

Современный онтогенез организмов сложился в течение длительной эволюции, в результате их исторического развития - филогенеза. Для целей экологии необходима реконструкция эволюционных преобразований организмов. В известной мере это можно сделать, опираясь на биогенетический закон, сформулированный Э. Геккелем, который и ввел термин «филогенез»: онтогенез всякого организма есть краткое и сжатое повторение филогенеза данного вида. Иными словами, в утробе матери, а затем появившись на свет, индивид в своем развитии повторяет в сокращенном виде историческое развитие своего вида.