Тема: « Экологические системы. Потоки вещества и энергии»

План:

1. Уровни организации живой материи. Свойства живого вещества.

2. Популяции, основные характеристики популяций.

3. Экологическая система, биогеоценоз. Потоки вещества и энергии в экологических системах. Экологические пирамиды.

1. Уровни организации живой материи. Свойства живого вещества.

Экология изу­чает уровни биологической организации от организма до эко­систем. В ее основе, как и всей биологии, лежит теория эволю­ционного развития органического мира Ч. Дарвина, базирую­щаяся на представлении о естественном отборе – это в результате борьбы за существование выживают наиболее приспособленные организ­мы, которые передают выгодные признаки, обеспечивающие выживание, своему потомству, которое может их развить даль­ше, обеспечив стабильное существование данному типу орга­низмов в данных конкретных условиях среды. Если условия эти изменятся, то выживают организмы с более благоприят­ными для новых условий признаками, переданными им по на­следству, и т. д.

Уровни организации живой материи:

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

Организменный уровень. Элементарной единицей организменного уровня является отдельная особь. В организме возникают системы органов, которые специализируются для выполнения различных функций (пищева­рения, дыхания и т.д.).

Популяционно-видовой уровень. Популяция является уже надорганизменной структурой. В этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования.

Вид — совокупность особей, способных к скрещиванию и образованию плодовитого потомства, населяющих определенный ареал (область географического распространения), обладающих рядом общих морфо-физиологических признаков и типов взаимо­отношений с абиотической и биотической средой, отделенных от других таких же групп особей практически полным отсутствием гибридных форм.

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. Биосфера - есть совокупность всех биогеоценозов, охватывающая все явления жизни, она является высшим уровнем организации живой материи. На биосферном уровне происходит круговорот веществ и превращение энергии.

Свойства живого вещества.

1.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.

В основе обмена веществ 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.

Источниками энергии для живого вещества служат солнечная и другая тепловая радиация, пища, 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 рассеивается в окружающем про­странстве.

2. Для живых организмов характерно единство химического состава – оно характеризуется наличием тех же химических элементов, которые содержатся и в объектах неживой материи. Однако соотношение элементов в живом и неживом неодинаково. Живое вещество со­стоит почти на 98,8% из элементов, которые повсеместно присут­ствуют и в атмосфере и в гидросфере: кислорода, водорода, азота и углерода. Из оставшихся один процент приходится на каль­ций, калий, магний и кремний. Еще 0,2% приходятся на долю серы, фосфора, хлора, натрия, алюминия и железа и лишь 0,01 % — на все остальные элементы.

3. Каждой отдельно взятой биологической системе характерно самовоспроизведение: поддержание жизни невозможно без воспроизведения себе подобных. В основе этого 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.

4. Изменчивость — противоположное наследственности свойство организма. Оно связано с его способностью приобретать новые признаки и свойства. В основе наследственной изменчивости ле­жат изменения так называемых биологических матриц — молекул ДНК. Благодаря изменчивости создается разнообразный материал для естественного отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования.

5. Способность к росту и развитию присуща любому живому организ­му, который с момента зарождения растет, увеличиваясь в разме­рах и массе, но при этом сохраняет общие черты строения. Таким образом, рост сопровождается развитием и в результате возникает новое качественное состояние живого объекта.

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. В основе механизма саморегуляции лежит принцип обратной связи, в соответствии с которым сигналом для включения того или иного регулируемого процесса может быть изменение состояния какой-либо системы, например, изменение температуры, концентрации веществ и т.д.

6. 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, на тепло и холод).

7. Дискретностью является всеобщее свойство материи. Живое вещество существует всегда дис­кретно, то есть в форме обособленных друг от друга тел; он и харак­теризуются трехмерной структурой, которая специфична для каж­дого вида. Именно по характеру этой структуры можно отличить, например, льва от кошки.