1.Уровни организации живой материи
Все живые организмы, которые обитают нашу планету, существуют ни самих по себе, они зависеть от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействия. Это действительно согласованный комплекс множества факторов окружающей среды, и приспособление к их живых организмов обуславливает возможность существования разнообразных форм организмов и самого разного образования их жизни.
Экология (от греческого oikos - жилье, местопроживание) - наука, изучающая взаимосвязи живых организмов в природе: организацию и функционирование популяций, биогеоценозов и биосферы в целом; законы "здорового" состояния как нормы и основы существования жизни.
Живая природа представляет собой сложно организованную, иерархичную систему. Выделяют несколько уровней организации живой материи.
1.Молекулярный. Любая живая система выявляется на уровни взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, полисахаридов, а тоже других важных органических веществ.
2. Клеточный. Клетка - структурная и функциональная единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов только подтверждает это правило, т.к. яны могут выявлять свойства живых систем только в клетках.
3.Организменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельного существования. Многоклеточный организм образованный совокупностью тканей и органов, специализированных для выполнения разных функций.
4.Популяционно-видовой. Под видом понимают совокупность особей, похожих по структурно-функциональной организации, располагавших одинаковый кариотип и единственное происхождение и которые занимают определенный ареал поселения, свободно перекрестных промеж собой и дательных плодовитое потомство, что характеризуются похожим поведением и определенными взаимоотношениями с другими видами и факторами неживой природы.
Совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местам поселения, создает популяцию как систему надорганизменного порядка. В этой системе осуществляются простейшие, элементарные эволюционные преобразования.
5.Биогеоценотический. Биогеоценоз - сообщество, совокупность организмов разных видов и разной сложности организации со всеми факторами определенной среды их поселения - компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.
6.Биосферный. Биосфера - сомы высокий уровень организации жизни на нашей планете. В ей выделяют живое вещество - совокупность всех живых организмов, неживое или косное вещество и биокосное вещество (почва)
2. Энергообеспечение клеток. Фотосинтез и хемосинтез.
Живые существа способны использовать только два вида энергии — световую (энергию излучения Солнца) и химическую (энергию связей химических соединений, содержащихся в пище). Этот признак и разделил живые организмы на фототрофы и хемотрофы.
Фотосинтез. Солнечную энергию способны непосредственно использовать только клетки зеленых растений, одноклеточных водорослей, зеленых и пурпурных бактерий. За счет этой энергии они синтезируют органические соединения: углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты и др. Такой биосинтез и называют фотосинтезом. Отметим, что зеленый цвет фотосинтезирующих клеток зависит от наличия в них хлорофилла, поглощающего свет в красной и синей частях спектра и пропускающего лучи, которые дают при их смешении зеленый цвет. Некоторые водоросли и бактерии имеют и иные светопоглощающие пигменты, что придает им бурый, красный или пурпурный цвет.
Исходными веществами для фотосинтеза служат диоксид углерода атмосферы и вода:
Часть образуемой глюкозы является источником энергии для всех последующих процессов жизнедеятельности растения, в том числе и его роста (развития).
Фотосинтезирующие клетки, захватывая диоксид углерода из атмосферы, взамен выделяют в нее кислород. Постепенное наполнение им атмосферы привело к появлению клеток с энергетическим аппаратом нового типа. Они производили энергию вследствие окисления атмосферным кислородом органических соединений, главным образом, углеводов и жиров. В результате на Земле наступил важнейший этап в развитии жизни — этап кислородной, или аэробной, жизни.
Таким образом, планетарная роль растений и иных фотосинтезирующих организмов чрезвычайно велика: 1) они превращают энергию солнечного света в энергию химических связей органических соединений. Последняя используется всеми остальными живыми существами планеты. 2) они поставляют в атмосферу кислород, который служит для окисления органических веществ и извлечения при помощи этого запасенной в них химической энергии аэробными клетками; 3) наконец, некоторые виды растений в содружестве (симбиозе) с азотфиксирующими бактериями переводят атмосферный азот в состав молекул аммиака, его солей и органических азотсодержащих соединений.
Хемосинтез. Сложные органические вещества для построения своих тел создаются не только зелеными растениями, но и бактериями, которые не содержат хлорофилла. Этот процесс — хемосинтез — осуществляется благодаря энергии, выделяющейся при химических реакциях окисления различных неорганических соединений: сероводорода, водорода, аммиака, оксида железа (II) и др. Образующаяся при этом энергия запасается в форме аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Хемосинтез открыл известный русский микробиолог С. Н. Виноградский.
В качестве примера хемосинтеза рассмотрим окисление сероводорода.
В водоемах, содержащих сероводород, живут бесцветные серобактерии. Энергию (Е), которая необходима для синтеза органических соединений из диоксида углерода, они получают в результате окисления сероводорода:
Свободная сера, выделяющаяся в результате этого, накапливается в клетках бактерий. Если сероводорода впоследствии не хватает, серобактерии производят дальнейшее окисление содержащейся в них серы до серной кислоты:
Образовавшаяся энергия (Е') также используется для синтеза органического вещества из диоксида углерода. В целом энергетический эффект окисления сероводорода до серной кислоты равен 666 кДж/моль сероводорода.