Глава 3

Закономерности жизни на организменном уровне

Изучив эту главу, вы сможете характеризовать:

Организм как открытую биосистему;

Процессы размножения и индивидуального развития организмов;

Особенности организмов разных царств живой природы;

Закономерности наследования признаков;

Закономерности изменчивости у организмов.

Вы сумеете:

Объяснять особенности строения и жизнедеятельности вирусов;

Доказывать единство живой природы;

Сравнивать деление клетки при митозе и мейозе;

Объяснять роль гена в наследовании признаков;

Доказывать роль изменчивости в проявлении признаков у организмов.

Организм - открытая живая система (биосистема)

Вспомните

Почему клетку называют биосистемой;

Что организмы бывают одноклеточными и многоклеточными.

Организм - живое существо. Любой организм - это отдельное живое существо (особь), реализующее жизнь на нашей планете. Поэтому организмы называют элементарными структурными единицами жизни.

Все живые организмы независимо от их формы и размеров (от нескольких микрон у некоторых бактерий до десятков метров у растений) служат носителями жизни, обладают основными свойствами живого. Они способны питаться, дышать, осуществлять обмен веществ, удалять ненужные вещества, расти, развиваться, размножаться, взаимодействовать с окружающей средой и приспосабливаться к её изменениям. При этом все живые организмы обладают сходными потребностями - в пище как источнике веществ и энергии и в комплексе условий среды как определённом жизненном пространстве с пищевыми ресурсами, используемом для укрытия, размножения и расселения по земной поверхности.

Свойства организма присущи всем представителям организменного уровня жизни.

Все процессы жизнедеятельности организма осуществляются благодаря функционированию соответствующих органов. Отделить работу одного органа от другого невозможно, так как все они тесно связаны между собой, работают согласованно, дополняя друг друга. Органы многоклеточного организма, как и органоиды одноклеточного, - это не просто сумма каких-то случайных частей тела, а специализированные компоненты, выполняющие разные, но необходимые функции, благодаря которым организм проявляется как целостность, совокупность взаимодействующих органов, обеспечивающих его жизнедеятельность. Взаимосвязанная работа органов обусловливает свойства организма как особой элементарной единицы жизни.

Каждый организм представляет собой совокупность взаимодействующих органов, тесно связанных между собой.

Важным признаком любого организма (даже неклеточного - вируса) служит строгая взаимозависимость всех его отдельных частей (органов, тканей, клеток). Нарушение работы одного из органов может привести к нарушению деятельности остальных. Например, если корни не будут обеспечивать поглощение из почвы воды с растворёнными в ней минеральными солями, то всё растение вскоре погибнет. Животное, если у него не будут работать пищеварительные органы, или органы дыхания, или другие органы, погибнет.

Взаимосвязанная работа органов обеспечивает целостность организма, функционирующего как живая система - биосистема.

Биосистема «организм» представляет собой систему открытого типа, поскольку из внешней среды организм потребляет необходимые ему вещества и энергию, а в среду удаляет ненужные продукты обмена веществ.

Следует отметить способность биосистем к самоподдержанию (самосохранению), т. е. способность сохранять своё существование в течение какого-то определённого срока, свойственного данному виду организмов. Так, слон, лев в благоприятных условиях могут прожить 50-60 лет, ель и сосна - 400-500 лет, овёс, лён и подсолнечник - не более 5~6 месяцев. Многие бактерии живут 20-40 минут, а дрожжи и того меньше.

Одной из причин более длительного периода жизни многоклеточных организмов является постоянная замена клеток, отживших свой срок, в их тканях и органах. Так клетки печени человека обновляются примерно каждые 18 месяцев, эритроциты живут около четырёх месяцев, а клетки эпителия тонкого кишечника и клетки полости рта существуют один - три дня. Есть и такие клетки, которые живут с момента появления в эмбрионе многоклеточного организма до конца его жизни, - нейроны, в которых постоянно происходит обновление внутриклеточного состава.

Регуляция физиологических процессов. Важным свойством биосистем служит саморегуляция их физиологических процессов. У одноклеточных организмов процессы жизнедеятельности регулируются посредством обмена химическими веществами между внешней и внутренней средой. У многоклеточных организмов выработался особый механизм, обеспечивающий согласованное протекание процессов их жизнедеятельности, - гуморальная регуляция.

У животных она осуществляется при участии биологически активных веществ - ионов, продуктов обмена веществ, гормонов, которые выделяются клетками и тканями в жидкие среды организма - кровь, лимфу, тканевую жидкость.

Регуляцию жизнедеятельности растительного организма, помимо продуктов обмена веществ, осуществляют фитогормоны - биологически активные соединения, являющиеся необходимым звеном для запуска и регуляции физиологических процессов.

В ходе эволюции животного мира гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности организмов постепенно дополнялась более совершенными механизмами нервной регуляции. У высокоразвитых животных и человека гуморальная регуляция подчинена нервной регуляции и составляет совместно с ней единую систему нейрогуморальной регуляции.

Регуляция процессов жизнедеятельности осуществляет в организме согласованное взаимодействие всех его органов, тканей и клеток.

Способность биосистемы «организм» к саморегулированию обеспечивает гомеостаз (греч. homoios - «одинаковый» и stasis - «состояние») организма, т. е. постоянство состава и свойств его внутренней среды (межклеточной жидкости, лимфы, крови). Гомеостаз обусловливает возможность организма противостоять изменениям процессов своей жизнедеятельности под воздействием факторов внешней среды.

1. Почему живые организмы относят к открытым биосистемам?

2. В чём отличие биосистемы «организм» от биосистемы «клетка»?

3. Охарактеризуйте регуляцию физиологических процессов у организма.

4. Что служит главным признаком биосистемы «организм»?

Основными биологическими системами является клетка, организм, популяция, вид, экосистема, биогеоценоз, биосфера. Формирование и обобщения знаний о биосистемы можно организовывать в таких аспектах, как структурная организация, функциональная организация и основные свойства.

Структурная организация биосистемы - это имеющийся упорядоченное состояние существования составных частей системы. Анализ структурной организации осуществляется с помощью метода классификации - многоступенчатого, последовательного разделения исследуемой системы с целью получения новых знаний о ее построения, состав, связей. Описание структуры биосистемы - это выделение элементов (подсистем, компонентов) биосистемы, которые будут исследоваться, то есть проведения морфологического анализа. Поскольку биосистемы являются открытыми,

через них проходят потоки вещества, энергии и информации и они испытывают постоянного воздействия внешней среды, в структуре биосистем целесообразно выделять биотических и абиотических компонентов.

Функциональная организация биосистемы - это слаженное функционирование взаимосвязанных составных частей системы. Изучение функциональной организации осуществляется путем определения функций, которые каждый из выделенных элементов (подсистем, компонентов) выполняет в исследуемом целостном процессе, то есть проведение функционального анализа.

Основные свойства биосистем выражают сущность системы в отношениях с другими системами, поэтому для определения свойств следует установить закономерные взаимосвязи, которые формируются между выделенными элементами (подсистемами, компонентами) в условиях их функционирования как целостности, то есть провести структурный анализ.

Клетка - элементарная биологическая система, основная структурная и функциональная единица живого, которая способна к саморегуляции, самообновлению и самовосстановлению. Структурная организация. Основными компонентами клетки является поверхностный аппарат, цитоплазма и ядро (нуклеоид), которые построены по определенным подсистем и элементов. Существуют два типа организации клеток - прокариотических и эукариотический. Базовым уровнем организации для клеток является молекулярный уровень. Функциональные связи. Любая функция клетки является следствием согласованной работы всех ее частей и компонентов. Организация и функционирование всех компонентов клетки связаны прежде всего с биологическими мембранами. Внешние взаимосвязи между клетками происходят путем выделения химических веществ и установления контактов, а внутренние между элементами клетки обеспечиваются гиалоплазмы. Большинство клеток многоклеточного организма специализируются на выполнении одной главной функции. Основные свойства. Клетке присущи такие же свойства, как другим биосистемы, но они будут отличаться проще характеру осуществления. Клетка является элементарной биосистемой, поскольку именно на уровне клеток проявляются все свойства жизни. Определяются эти свойства структурно-функциональной организацией биомембран, цитоплазмы и ядра.

Организм - открытая биологическая система, которая благодаря системам регуляции и приспособительным механизмам может сохранять свою целостность и упорядоченность и относительно самостоятельно существовать в определенной среде жизни. Структурная организация. У одноклеточных и колониальных организмов - клеточный уровень организации, многоклеточные организмы объединяют клеточный, тканевый, органный и системный уровне, благодаря чему организменный уровень организации живых систем является самым разнообразным из всех других. Элементарной структурно-функциональной единицей организмов является клетка. Функциональные связи: а) поскольку в осуществлении определенной жизненной функции участвуют клетки, ткани, органы, системы органов, то данная функция будет иметь более сложный и совершенный характер; 6) специализация составных частей организма на выполнении определенной функции делает их зависимыми от других частей, поэтому вместе с дифференциацией идут процессы интеграции, благодаря которым между частями формируются внутренние связи (физиологические, генетические, нервные, гуморальные и др.), Обусловливающих подчинения их организма как целостной системе. Основные свойства. Поскольку в свойствах объекта отображается его внутренняя структурно функциональная сущность, то делаем вывод об осложнениях и разнообразия основных свойств организмов (например, размножение может быть бесполым, половым и вегетативным).

Популяция - генетически открыта биологическая система, группа вильносхрещуваних между собой особей одного вида, проживающих длительное время на определенной территории и относительно изолированы от других таких же групп. Структурная организация. Организмы делятся на группы в зависимости от возраста, пола, распределения в пространстве, особенностей поведения и т.д., что позволяет выделять, соответственно, возрастную, половую, пространственную, Этологические структуру популяций. Этот раздел обусловливает выделение таких внутришньопопуляцийних подразделений, как екоелементы, биотипы. Элементарной структурной единицей популяций является организмы. Функциональные связи. Разная структура популяций обусловливает различные взаимосвязи между организмами (например, репродуктивные, трофические, топические, этологические и др.), Что позволяет им достаточно часто образовывать содружественные формирования (например, семьи, стаи, стада, колонии) для совершенного осуществления жизненных функций. Основные свойства зависят от таких признаков популяций, как численность, рождаемость, смертность, прирост, биомасса, плотность, которые в значительной степени формируются под влиянием условий существования организмов популяций. Каждая популяция как целостная система обладает механизмами саморегуляции, самообновлению и самовосстановлению особей, входящих в нее, поэтому в пределах популяций существуют сложные системы сигналов, которые определяют поведение одной особи относительно другой.

Вид - совокупность популяций особей, которым свойственны: а ) морфофизиологической сходство; б ) свободное внутривидовой скрещивания; в ) образования плодовитого потомства; г ) несхрещуванисть с другими видами; д ) общая территория обитания - ареал; е ) приспособленность к условиям существования в пределах ареала; есть ) общее происхождение. Структурная организация. В пределах ареала вида выделяют следующие основные внутривидовые структуры: подвиды, екотипы и популяции. Элементарной структурной единицей вида является популяции. Функциональные связи: а) реализация жизненных функций на уровне вида осуществляется отличными организмами, индивидуальные особенности которых обеспечиваются ненаследственной и наследственной изменчивостью; б) большое значение приобретает внутривидовая конкуренция, влечет естественной отбор; в) расширяются внешние экологические связи с абиотической, биотических и антропогенным средой. Основные свойства. Основным критерием, определяющим специфичность свойств вида, является генетическое единство разнообразия внутри вида и репродуктивная изоляция (несхрещуванисть) от других видов, что делает вид генетически закрытой системой. Единство разнообразия обеспечивает высокую степень устойчивости и адаптивности, что делает вид основной формой организации живой материи.

Экосистема - совокупность организмов разных видов и среды их обитания, связанные обменом вещества, энергии и информации. Биогеоценоз - определенная территория с однородными условиями существования, населенная организмами различных видов, соединенных между собой средой обитания коловращением веществ и потоком энергии. Структурная организация. В рамках биосистем этого ранга выделяют биотический (биоценоз ) и абиотической (биотоп ) компоненты, связанные между собой коловращением веществ. Элементарной структурной единицей есть виды, которые образуют группировки. Функциональные связи: а) функционирование биосистемы в целом обеспечивают "внутренний" биологический круговорот веществ и "внешние" потоки вещества, энергии и информации; б) связи между популяциями биоценоза могут быть очень разнообразными (прямыми и косвенными; симбиотических, нейтральными и антибиотическими; трофическими и топическими), но важнейшими являются трофические и энергетические. Основными свойствами является целостность, открытость, устойчивость, саморегуляция и самовоспроизведению.

Биосфера - единственно глобально экосистема высшего порядка, состав, структура и свойства которой определяются деятельностью организмов. Структурная организация: а) биотический компонент представлен живым веществом - совокупностью организмов нашей планеты; б) абиотический компонент включает химические составляющие и физические условия геологических оболочек: атмо-, гидро- и литосферы; б) элементарной структурно-функциональной единицей является биогеоценозы. Функциональные связи: а) био- и геокомпонентив связаны между собой коловращением веществ в виде биогеохимических циклов, важнейшими свойствами которых является открытость и замкнутость; б) основными функциями живого вещества в биосфере является окислительно-восстановительная, концентрационная и газовая. Основные свойства определяются свойствами живого вещества.

Введение

Экологией в настоящее время принято называть науку о «собственном доме» человека -- биосфере, ее особенностях, взаимодействии и взаимосвязи с человеком, а человека -- со всем человеческим обществом. Экология является не только интегрированной дисциплиной, где оказываются связанными физические и биологические явления, она образует своеобразный мост между естественными и общественными науками.

Основной целью выполнения контрольной работы является изучение предмета экология.

Для этого необходимо:

  • - раскрыть понятие биосистемы Земли и ступени ее развития, раскрыть организованность биосистем и их свойства;
  • - рассмотреть характеристики видов, относящихся к r-модели популяционной динамики;
  • - дать определение загрязнения окружающей среды, раскрыть основные виды и типы загрязнения, их источники и степень влияния на окружающую среду;
  • - изучить санитарно-гигиеническое нормирование окружающей среды, раскрыть основные принципы санитарно-гигиенического нормирования, а так же недостатки системы санитарно-гигиенического нормирования.

Биосистемы Земли, ступени иерархии биосистем

Биосистемы - это биологические системы, в которых биотические компоненты разных уровней организации упорядоченно взаимодействуют с окружающей физической средой, т.е. с абиотическими компонентами (энергией и веществом), составляя единое целое. Основных уровней семь:- молекулярный;- клеточный;- тканевый;- организменный;- популяционно-видовой; биогеоценотический;- биосферный. Иерархическая организованность биосистем иллюстрирует непрерывность и дискретность эволюции жизни. Развитие - процесс непрерывный, но и дискретный, поскольку изменения проходят через ряд отдельных уровней организации. Деление иерархии на ступени условно, т.к. каждый уровень интегрирован, т.е. связан с соседними уровнями в функциональном смысле. Например, гены не могут функционировать в природе вне клетки, клетки многоклеточных - вне органов, органы - вне организма и т. д. Сообщество не может существовать, если в нем не происходит круговорот веществ и не поступает энергия извне. Экосистема не жизнеспособна без взаимосвязи с популяционными системами и биосферой в целом. По тем же причинам человеческая цивилизация не может существовать вне мира природы. Биосистемы разных уровней являются предметом изучения различных дисциплин. Системы, которые расположены выше уровня организмов, т.е. популяционные системы, экосистемы и биосферу, изучает экология.

Самое важное следствие иерархической организации живой природы состоит в том, что по мере объединения подсистем в более крупные функциональные единицы у этих новых систем возникают уникальные свойства, которых не было на предыдущем уровне. В экологии эти качественно новые свойства называют эмерджентными (англ. Неожиданно появляющиеся). Их нельзя предсказать на основании свойств подсистем низшего порядка, составляющих систему более высокого уровня организации. Таким образом, суть принципа эмерджентности заключается в том, что биологические системы обладают свойствами, которые нельзя свести к сумме свойств составляющих их подсистем.

В экологии организм рассматривается как целостная система, взаимодействующая с внешней средой, как абиотической, так и биотической. В этом случае в наше поле зрения попадает такая совокупность, как биологический вид, состоящий из исходных особей, которые, тем не менее, как индивидуумы отличаются друг от друга. Но всех их объединяет единый для всех генофонд, обеспечивающий их способность к размножению в пределах вида. Поскольку каждый отдельный индивид имеет свои специфические особенности, то и отношение их к состоянию среды, к воздействию ее факторов различное. Например, повышение температуры часть особей может не выдержать и погибнуть, но популяция всего вида выживает за счет других, более приспособленных.

Популяция - сложная генетическая система. Для каждой популяции характерны определенная численность особей, соотношение самцов, самок и особей разных возрастных групп (новорожденных, молодых, взрослых, старых), частота вариаций разных признаков. Например, в северных популяциях одного вида - прыткой ящерицы все самцы коричневые, в южных - зеленые, а в средней полосе можно встретить в одной популяции и коричневых и зеленых. Сотни и тысячи поколений - обычное время существования отдельных популяций. Иногда возникают мелкие группы особей, которые существуют 2-3 поколения, но это не настоящие популяции. Ни отдельная особь, ни даже мелкая группа особей вроде семьи не может существовать в процессе эволюции долго. Популяция - минимальная группа особей, обладающая собственной эволюционной судьбой. Для любой популяции характерны колебания численности составляющих ее особей. Причин этому множество: обилие или недостаток пищи, изменение климата, враги и др.

Биоценоз представляет собой - совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, совместно населяющих участок земной поверхности и характеризующихся определенными отношениями как друг с другом, так и с совокупностью абиотических факторов. Составными частями биоценоза являются фитоценоз (совокупность растений), зооценоз (совокупность животных), микоценоз (совокупность грибов) и микробоценоз (совокупность микpoopганизмов). Синоним биоценоза - сообщество.

Участок земной поверхности (суши или водоема) с однотипными абиотическими условиями (рельефом, климатом, почвами, характером увлажнения и др.), занимаемый тем или иным биоценозом, называется биотопом (от греч. topos - место). В пространственном отношении биотоп соответствует биоценозу. Биотоп, с которым связаны обитающие здесь организмы и условия их существования, подвергается изменениям со стороны биоценоза. Однородность климатических условий биоценоза определяет климатоп, почвенно-грунтовых - эдафотоп, увлажнения - гидротоп.

Биотоп и биоценоз являются составными частями экосистемы - природного комплекса, образованного живыми организмами (биоценозом) и средой их обитания (биотопом), которые связаны между собой обменом веществ и энергией. Экосистема не имеет строгой таксономической определенности, и ею могут быть объекты разной сложности и размерности - от кочки до материка, от небольшого водоема до Мирового океана. Вместе с тем экосистема - основная функциональная и структурная природная система биосферы, так как ее составляют взаимозависимые организмы и абиотическая среда, поддерживающие жизнь в той форме, в какой она существует на Земле. Каждый биоценоз есть система, включающая множество экологически и биологически различных видов, которые возникли в результате отбора и способны существовать совместно в конкретных природных условиях. Видовой состав биоценоза представляет собой систематизированную совокупность видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, свойственных данному биоценозу. Видовой состав фитоценоза более или менее постоянен по сравнению с зооценозом, так как животные перемещаются. Учет грибов и микроорганизмов из-за чрезмерного видового обилия или их микроскопических размеров затруднен. Наибольшим видовым разнообразием отличаются биоценозы влажных тропических лесов, наименьшим - полярных ледяных пустынь.

Среди наземных биоценозов в этом плане богаты цветковые растения, несколько меньше видовая насыщенность грибов, насекомых, еще меньше - птиц, млекопитающих и других представителей фауны. В тундре наибольшее видовое разнообразие у мхов и лишайников. Чем большую территорию занимает биоценоз и чем благоприятнее экологические условия, тем больше видовой - состав. При большом видовом составе речь идет о флористическом и фаунистическом богатстве. Виды, преобладающие в биоценозе, называются доминантами. Различают постоянные и временные доминанты. Последние господствуют лишь на протяжении небольшого периода вегетации, сменяясь другими, также временными доминантами. Причем доминанты верхнего яруса имеют большее экологическое значение, чем нижних. В ярусе может находиться другой вид, имеющий важное, но меньшее, чем доминанта, значение,- субдоминанта. Так, в сосняке березово-черничном субдоминантой является береза, если она вместе с сосной образует древесный ярус. Второстепенные виды (ассектаторы) входят в состав различных ярусов. В биоценозе можно встретить и растения-антропофиты, проникшие в фитоценоз в результате сознательного или случайного заноса их человеком. Доминанты, определяющие характер и строй биоценоза, называются эдификаторами (строителями). В основном это те растения, которые создают внутреннюю биотическую среду сообщества: в сосновом лесу - сосна, дубраве - дуб, ковыльной степи - ковыль и т.д.. Субэдификаторами являются, как правило, субдоминанты.

Биоценоз характеризуется вертикальной и горизонтальной структурой. Вертикальное строение биоценоза находит отражение в ярусности - вертикальном расчленении сообщества организмов на достаточно, четко ограниченны горизонты деятельности. Ярусность в первом приближении связана со средой обитания организмов. Так, можно выделить виды, обитающие в воздушной среде, гидросфере, литосфере, почвенной среде и на границе сред. В данном случае ярусность есть проявление вертикального расчленения биосферы на ее структурные сферы. Подземная ярусность биоценоза отражает вертикальное распределение корневых систем растений фитоценоза. Наличие подземной ярусности фитоценоза обеспечивает наиболее продуктивное использование почвенной влаги: в одном и том же местообитании растут растения различных гигроэкологических групп - от ксерофитов до гигрофитов. Ярусность фитоценоза имеет большое экологическое значение. Она - результат длительного и сложного процесса межвидовой конкуренции и взаимного приспособления растений друг к другу. Благодаря ей фитоценоз образует виды, весьма различные по своей экологии и имеющие различные жизненные формы (дерево, кустарник, трава, мох и т. д.). Горизонтальная структура биоценоза отражена в синузиях (от греч. synusia - совместное пребывание, сообщество) - пространственно и экологически отграниченных друг от друга частях фитоценоза, состоящих из видов растений одной или нескольких экологически близких жизненных форм. Если ярус - морфологическое понятие, то синузия - экологическое. Она может совпадать с ярусом и может составлять только часть его. Расчленение древесного яруса на синузии можно наблюдать, если осенью подняться высоко над лесным массивом: темнохвойные ели и светло-хвойные сосны сменяются пожелтевшими березами, красноватыми осинами и побуревшими дубами. Кроме того, в синузиях отражена мозаика экологических факторов формирования растительного сообщества: сосна оккупировала сухие песчаные почвы, ель - более влажные супесчаные и суглинистые, береза и осина - вырубки, а дуб - наиболее плодородные почвы.

Они могут быть постоянными (сессильными) и временными (вагильными).

В целом сообществу присуща суточная, сезонная (годичная) и многолетняя динамика, свойственная как растениям, так и животным. Суточная, вызываемая сменой светлой и темной части суток, у растений проявляется в интенсивности фотосинтеза, дыхания, раскрывании и закрывании цветков, у животных -- в разной суточной активности (дневные, сумеречные и ночные).

Сезонная динамика биоценоза зависит от фенологического состояния фитоценоза, видового состава и численности обитающих в нем животных. Каждый вид растительных организмов в течение вегетационного периода проходит определенные стадии развития (начало вегетации, цветение, плодоношение и отмирание). В фитоценозе, состоящем из множества видов, фазы развития растений могут совпадать и не совпадать.

Сезонная динамика животных представителей биоценоза связана с их размножением, жизненной активностью и миграциями. Весенний прилет и осенний отлет птиц, нерест рыб, появление молодняка, активность насекомых-опылителей на лугах, зимняя спячка медведя только ничтожно малая часть примеров сезонной динамики животного населения биоценоза.

От животных -детритофагов редуценты отличаются прежде всего тем, что не оставляют твёрдых непереваренных остатков (экскрементов). Редуценты возвращают минеральные соли в почву и воду, делая их доступными для продуцентов - автотрофов, и таким образом замыкают биотический круговорот. Поэтому экосистемы не могут обходиться без редуцентов (в отличие от консументов, которые, вероятно, отсутствовали в экосистемах в течение первых 2 млрд лет эволюции, когда экосистемы состояли из одних прокариот).

Эволюция живого привела к формированию существующего ныне на планете биоразнообразия. За всю историю Земли на ней обитало от одного до двух миллиардов видов живых существ, большая часть которых вымерла. Однако и современное многообразие биологических видов потрясающе велико. Ученым известно не менее 1,4 млн. видов, обитающих на планете, в том числе не менее 4000 видов млекопитающиих, 9000 – птиц, 19000 рыб, 750000 насекомых, 210000 цветковых растений. Учитывая еще не описанные виды, общее число видов оценивается в диапазоне 5-30 млн. (Грант, 1991). «Полагают, что сейчас на нашей планете обитает свыше миллиона видов животных, 0,5 млн. вида растений, до 10 млн. микроорганизмов, причем эти цифры занижены» (Медников, 1994).

Такие различные организмы, как крошечные бактерии и гигантские синие киты, одноклеточные корненожки и человекообразные обезьяны, цветковые растения и насекомые – все входят в состав единого планетарного «тела биоса». Подобно целостному организму, биос зависит в своем существовании от гармоничного, слаженного функционирования всех “систем органов”. В роли “органов” и их “систем” выступают разнообразные группы живых существ. Описание этого био-разнообразия в различных его аспектах и гранях весьма важно как с точки зрения охраныэтого разнообразия, так и в концептуальном плане. Для биополитики особенно существенное значение имеет приложе­ние принципа, аналогичного “биоразнообразию”, к политическим системам с их плюрализмом, взаимодополни­тель­ностью и взаимозависимостью. Понятие “биоразнообразие” включает несколько различных аспектов.

3.3.1. Разнообразие видов живого с точки зрения систематики. Виды группируются в роды, роды – в семейства и т.д., пока мы не доходим до самых крупных из основных подразделений многообразия живого – империй, которые подразделяются на царства.. Наиболее фундаментальное различие современные систематики усматривают между прокариотами («доядерными») иэукариотами («истинноядерными»). Это и есть две империи: к империи прокариот (Prokaryota ) относятся микроскопические существа – бактерии; к империи эукариот (Eukaryota ) -- все остальные формы жизни – простейшие, грибы, растения, животные (включая человека).



«Прокариотная клетка отличается тем, что имеет одну внутреннюю полость, образуемую элементарной мембраной, называемой клеточной, или цитоплазматической (ЦПМ). У подавляющего большинства прокариот ЦПМ - единственная мембрана, обнаруживаемая в клетке. В эукариотных клетках в отличие от прокариотных есть вторичные полости. Ядерная мембрана, отграничивающая ДНК от остальной цитоплазмы, формирует вторичную полость… Клеточные структуры, ограниченные элементарными мембранами и выполняющие в клетке определенные функции, получили название органелл. В клетках прокариот органеллы, типичные для эукариот, отсутствуют. Ядерная ДНК у них не отделена от цитоплазмы мембраной.» (Гусев, Минеева, 2003). В пределах каждой империи различные авторы выделяют различное количество царств. Так в классификации Уиттекера (Whittaker, 1969) империя эукариот дробится на 4 царства – протисты, или простейшие, грибы, растения и животные, а прокариоты (синоним – монеры) считаются единым царством. В нижеследующей классификации от схемы Уиттекера допущено единственное отступление – прокариоты поделены на 2 царства – эубактерий и архей (архебактерий), что соответствует фундаментальному характеру различий между ними.

1. Империя прокариот (Prokaryota ). Организмы, в большинстве случаев представляющие собой одну клетку. Недостижимое для других групп разнообразие условий обитания и часто невероятная пластичность. Типы питания весьма разообразны. Их характеризуют по природе источников трех необходимых компонентов жизни: энергии, углерода и водорода (источника электронов). По источнику энергии различают две категории организмов: фототрофы (использующие солнечный свет) и хемотрофы (использующие энергию химических связей в питательных веществах. По источнику углерода выделяют автотрофы (СО 2) и гетеротрофы (органическое вещество). Наконец, по источнику водорода (электронов) различают органотрофы (потребляющие органику) и литотрофы (потребляющие производные литосферы – каменной оболоочки Земли: Н 2 , NH 3 , H 2 S, S, CO, Fe 2+ и т.д.) По такой классификации зеленые растения (см. ниже) – фотолитоавтотрофы, животные и грибы – хемоорганогетеротрофы. В мире прокариот встречаются самые разнообразные сочетания. Прокариоты могут быть далее подразделены на

· Царство эубактерии (Eubacteria, «обычные бактерии»). Клеточная стенка обычно содержит специфическое вещество – пептидогликан (муреин). Царство включает разнообразных представителей – от мирных сожителей человека типа кишечной палочки (Escherichia coli ) до опасных патогенов (возбудителей чумы, холеры, бруцеллеза и др.), от обогатителей почвы ценными азотистыми веществами (например, представители рода Azotobacter ) до окислителей железа (железобактерии Thiobacter ferooxidans ) и тех, кто способен фотосинтезировать подобно растениям, в том числе и с выделением кислорода (цианобактерии). В последние годы в некоторых работах царство «бактерии» делят на несколько самостоятельных царств.

· Царство археи(или архебактерии – Archaea или Archaebacteria ), обитающие в экзотических условиях (одни в полном отсутствие кислорода; другие – в насыщенным растворе соли; третьи – при 90-100 о С и т.д.) и имеющие своеобразное строение клеточной стенки и внутриклеточных структур. По некоторым признакам (например, организация рибосом) археи ближе не к про-, а к эукариотам («сестринская связь» архей и эукариот, см. Воробьева, 2006).

2. Империя эукариот (Eukaryota ). Как уже подчёркивалось, в империю эукариот входят организмы с вторичными полостями клеткок – органеллами, включая и ядро. Эукариоты включают в себя царства: простейшие, грибы, растения и животных:

· Царство простейшие (Protista ) Одноклеточные или колониальные (рыхлое объединение способных существовать самостоятельно клеток) организмы, имеющие клеточное ядро, окруженное двойной мембраной. По способу получения энергии делятся на группы, напоминающие 3 царства, данные ниже (есть протисты, подобные грибам, растениям и животным).

· Царство растения (Plantae ). Многоклеточные организмы, способные к усвоению энергии света (фотосинтезу) и потому часто не нуждающиеся в готовых органических соединениях (ведущие автотрофный образ жизни). Вода, минеральные соли и в некоторых случаях органика поступают путем всасывания. Растения поставляю органику для других царств живого и вырабатывают живительный кислород (последняя роль в известной мере выполняется также прокариотами – цманобактериями).

· Царство животные (Animalia ).Многоклеточные организмы, питающиеся готовыми органи­ческими соединениями (ведут гетеротрофный образ жизни), которые они приобретают посредством активного питания и передвижения, причем преимущественным объектом питания служат живые организмы. В рамках данной книги особый интерес представляют организмы с ярко выраженной социальностью – способностью формировать сложные надорганизменные системы с разделением функций, координацией поведения особей в масштабе всей системы. Таковы колониальные кишечнополостные, чьи колонии порой напоминают единый организм (сифонофоры), насекомые типа термитов, пчел или муравьев, чья социальная жизнь издавна вызывала восхищение у мыслителей и навевала аналогии с человеческим социумом (например, отраженную в басне XVIII века «О пчёлах», принадлежащей перу Мандевилля) и, наконец, хордовые, особенно млекопитающие.

«Командные посты» в биосфере Земли занимают представители типа хордовых: рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие во главе с человеком. Для них характерны следующие признаки:

· Хорда (спинная струна) – ось внутреннего скелета, упругий гибкий стержень.У высших хордовых имеется лишь на ранних стадиях развития зародыша, вытесняясь затем позвоночником.

· Центральная нервная система (спинной и головной мозг) имеет трубчатое строение и образуется как впячивание спинной стороны зародыша.

· У всех хордовых, по крайней мере на стадии зародыша, имеются жаберные щели – парные поперечные отверстия, прободающие стенку глотки.

Самый высокоорганизованный класс хордовых – млекопитающие (звери). Они имеют постоянную высокую температуру тела, высокоразвитую нервную систему. В первую очередь головной мозг. Рождают детенышей, которые развиваются в теле матери, получая питание через плаценту, а после рождения вскармливаются молоком» (Медников, 1994).

3.3.2. Разнообразие внутри одной таксономической группы живых существ , в частности внутри одного вида (скажем, разнообразие внутри вида кошка домашняя). Это разнообразие, в свою очередь, включает в себя ряд важных аспектов. Так, можно говорить о разнообразии группировок особей внутри одного и того же вида живого. Например, все обезьяны шимпанзе относятся к одному виду, но наблюдаются различия в поведении и языках общения, а также ритуалах у разных групп шимпанзе. Приматолог де Вал отмечает, что только в одной из изученных им групп шимпанзе обезьяны приветствовали друзей, поднимая над головой руки и пожимая их. Не менее важно разнообразие и внутри одной такой группы - будь то прайд львов или колония микроорганизмов.

Во-первых, особи различаются по возрастам (“возрастная пирамида”), а во многих случаях по половым характеристикам. Даже у бактерий могут быть два типа особей - F+ и F- клетки (у кишечной палочки, населяющей кишечник человека).

Во-вторых, имеются бесчисленные индивидуальные вариации. Биополитики обращают внимание на то, что и у человека в семьях велики индивидуальные различия, например, между братьями. И в человеческом обществе, и в группах любого другого вида живого такое разнообразие представляет результат сложного взаимодействия врожденных (генетических) характеристик и влияния различий в условиях жизни (факторов окружающей среды). Отметим, что даже в одной семье у человека в разных условиях живут старшие и младшие братья, любимые и нелюбимые дети.

На все эти индивидуальные отличия налагаются еще различия, диктуемые распределением ролей и функций во всей группе, семье, колонии, вообще биосоциальной системе. И тогда оказывается, что для разных социальных ролей лучше подходят особи с различными задатками, а также разные роли могут быть распределены по возрастам и полам индивидов. Например, при всем своем “эгалитаризме” (равенстве по богатству, авторитету, рангу, см. ниже, 3.7) первобытное общество учитывало возрастные, половые и просто индивидуальные различия. Мужчины в основном охотились, женщины - собирали плоды, коренья, ягоды и в большей мере участвовали в воспитании детей; люди преклонного возраста преимущественно становились старейшинами, шаманами, в то же время вождь во время войны чаще был молодым человеком. Люди с индивидуальными талантами могли их развивать - художественные дарования делать наскальные рисунки, искусные танцоры и рассказчики веселить соплеменников своими плясками и повествованиями, соответ­ственно.

Поэтому биоразнообразие во всех своих гранях поистине является необходимой предпосылкой оптимального, гармоничного функционирования целого анасамбля живого - биосферы. Организмы с различными характеристиками и требованиями к среде обитания, вступающие в разнообразные отношения друг с другом, могут быть функционально специализированны в рамках "тела биоса". Каждый из биологических видов может представлять собой жизненно важный орган этого "тела". Есть многочисленные примеры отрицательных глобальных последствий уничтожения одного только биологического вида.

3.3.3. Уровни организации живых организмов. Одним из важных аспектов биоразнообразия служит многоуровневость живых объектов. Читателю рекомендуем вернуться на мгновение в конец раздела 2.1 выше, где мы коснулись вопроса о многоуровневости (многослойности) мира в целом. В рамках приведенной нами схемы Н. Гартмана живое соответствует «органическому» слою (хотя и не исчерпывается им, проявляя элементы «душевного» и даже «духовного» -- на чем собственно и зиждется возможность сопоставительного биополитического подхода к человеку и другим формам живого). Но, даже оставаясь в рамках органического слоя (уровня), мы можем выделить в нем несколько уровней второго порядка – их Гартман (Hartmann, 1940) называл «ступенями бытия» (Seinsstufen). Эти «ступени бытия» – уровни внутри биологического – служат критерием различения живых объектов. Многоклеточный организм (растение, животное, гриб) отличается от одноклеточного, ибо имеет внутри себя дополнительные уровни организации (тканевый, организменный – чуть ниже мы приведём наш вариант шкалы этих уровней).

Любой единичный биологический объект (клетка бактерии, цветущее растение, обезьяна бонобо и др.) представляет собой сложно организованную систему, состоящую хотя бы из нескольких уровней, из числе приведённых ниже. Ситуация несколько напоминает русскую матрёшку, в которой находятся более маленькие матрёшки. Разные авторы, кроме упомянутого критерия «части и целого», вводят различные другие критерии вычленения уровней (размер, сложность организации и др.), предпочитают выделять разные уровни в качестве главных. Были предложены разнообразные конкретные схемы уровней живого, где выделяется от 4 до 8 (например, см. Кремянский, 1969; Сетров, 1971; Miller, 1978; Miller, Miller, 1993) уровней. Ниже мы приводим свою схему, как бы представляющую общий знаменатель взглядов различных авторов:

1. Молекулярный (молекулярно-биологический). Молекулы, которые служат строительными блоками биосистем (роль белков, полисахаридов и других крупных органических молкул – биополимеров), носителями наследственной информации (нуклеиновые кислоты – ДНК и РНК), сигналами для коммуникации (часто малые органические молекулы), формами запасания энергии (в первую очередь АТФ) и др.

2. Субклеточный (внутриклеточный). Сложенные из молекул микроструктуры (мембраны, органеллы и др.), входящие в состав живой клетки.

3. Клеточный. Уровень имеет особое значение, так как клетка (в отличие от отдельной молекулы или органеллы) есть элементарная единица жизни. Многие особи всю жизнь существуют в виде одной клетки – одноклеточные. У многоклеточных клетки не расходятся, а образуют единый организм. Например, человеческий организм состоит примерно из 10 15 клеток.

4. Органно-тканевый уровень. Принцип «матрешки» работает и дальше. У многоклеточных существ однотипные клетки формируют ткани, из которых состоят органы растений (лист, стебель и др.) и животных (сердце, печень и др.).

5. Организменный уровень. Целое живое существо (заметим, что у одноклеточных форм жизни, например, простейших, бактерий, понятия клеточный и организменный уровни тождественны друг другу). В рамках этого уровня рассматриваются не только специфические структуры и функции того или иного живого организма, но и поведение биологических индивидов, гамма их взаимоотношений между собой, что ведет к формированию надорганизменных (биосоциальных) систем. Здесь мы видим переход к еще более высоким – надорганизменным – уровням организации

6. Популяционный уровень. Уровень группировок особей одного вида (популяций).

7. Экосистемный (биоценотически-биогеоценотический) уровень. Уровень сообществ многих видов организмов, формирующих единую локальную систему (биоценоз), причем часто в рассмотрение включаются также окружающая организмы среда (ландшафт и др.); в этом случае вся система называвется экосистемой (биогеоценозом).

8. Биосферный уровень. Соответствует всей совокупности живых организмов планеты, рассмотренной как целостная система (биосфера, биос в терминологии Агни Влавианос-Арванитис).

Это общий очерк уровней живого, классификация которых значительно различается у разных исследователей, которые привносят в уровневые классификации свои специфические интересы. Более того, новые научные открытия время от времени вводят в обиход новые, ранее не признававщиеся уровни. Пример: исследования лабораторий В.Л. Воейкова и Л.В. Белоусова на биологическом факультете МГУ, вслед за более ранними работами Н.Г. Гурвича позволили предположить наличие еще одного уровня биоса (между молекулярно-биологическим и субклеточным) – уровня молекулярных ансамблей. Подобные ансамбли (например, молекула ДНК) уже обладают многими “живыми” свойствами, такими как память, активность, целостность (когерентность).

В предлагаемой ниже таблице обозначены важнейшие характеристики уровней организации живого и их социальные приложения. В принципе каждый из основных уровней организации биосистем имеет биополитически важные аспекты. Каждый уровень допускает достаточно плодотворные аналогии и экстраполяции, дающие пищу для ума для исследователей человеческого социума с его политическими системами.

Таблица. Уровни организации живого и их биополитическое значение

Уровни организации Биополитически важные аспекты
Молекулярно-биологический Биополимеры (нуклеиновые кислоты, белки и др.). Молекулярная генетика. Генетика поведения человека. Психогенетика. Генное разнообразие человечества. Расы. Генетические технологии
Клеточный, органно-тканевый (внутриорганизменный) Регуляторные факторы. Межклеточная коммуникация. Нейромедиаторы. Гормоны. Функционирование нервной системы и ее блоков (модулей). Нейрофизиология психики и поведения.
Организменный, популяционный (биосоциальный) Поведение вообще. Социальное поведение и его политические аспекты. Биосоциальные системы. Иерархические и горизонтальные (сетевые) структуры. Политическая система с биосоциальной (биополитической) точки зрения.
Экосистемный, биосферный Разнообразие экосистем. Охрана био-окружения как задача биополитики. Экологический мониторинг. Экосистемы внутри человеческого организма (микробиота) и их роль в поддержании соматического, психического и социального здоровья людей.

На молекулярно-биологическом уровне биополитический интерес представляют так называемые шапероны (от англ. chaperon – пожилая дама, сопровождающая молодую девушку) – белковые молекулы, которые обеспечивают функционально правильную укладку других молекул (например, ферментов). Представляется, что самоорганизующиеся политические движения современности, в том числе всякого рода сетевые структуры (см. о них 5.7 ниже) должны находиться под влиянием некоторых помогающих организаций-«шаперонов», которые направляли бы их деятельность в разумное русло. Создание аналогичных «шаперонов» на уровне целого государства, которые бы направляли демократический процесс по наиболее конструктивному руслу, не отнимая у участников этого процесса простор для деятельности, а только создавая им оптимальные условия, в том числе и в плане жизненных потребностей людей (осуществляя «биополитику» в понимании М. Фуко) – вот, по мысли автора данной книги, «рациональное зерно» политического термина управляемая демократия.

На клеточном уровне несомненную ценность представляет предложенное Р. Вирховым в XIX в. (см. 1.1) сравнение тканей в составе многоклеточного организма с «клеточными государствами», а закономерностей роста и деления клеток – с социальными нормами поведения граждан в государстве. Сравнение целого организма с политической системой – базисная аналогия для организмического подхода в социологии и политологии (см. Франчук, 2005а, б).

Однако наибольшее значение для биополитики имеет сопоставление биосистем на их популяционном уровне с объектами политологии. Взаимодействие индивидов в составе биосоциальных систем в сопоставлении с политическими системами человеческого общества будет основной темой четвертой и пятой глав настоящей книги.

Интерес представляют, впрочем, и еще более высокие уровни организации биосистем. Например, представляя генетически единый биологический вид, человечество тем не менее состоит из различных культур (с разными нормами поведения). С известным правом человечество в культурном плане можно рассматривать как аналог многовидовой ассоциации (биоценоза).

3.3.4. Диатропический подход к живому. В ХХ веке разнообразие живого служило предметом диатропического подхода к нему (С.В. Мейен, Ю.В. Чайковский, С.В. Чебанов). «Диатропика (от греч. diatrόpoV – разнообразный, разнохарактерный) – наука о разнообразии, т.е. о тех общих свойствах сходства и различия, которые обнаруживаются в больших совокупностях объектов» (Чайковский, 1990. С.3). Диатропический подход нацелен на построение типологии всего рассматриваемого класса объектов (например, всех кошек, всех растений, всех политических систем) с составлением полного кадастра многообразия форм индивидуальных объектов (таксонов) и также многообразия составляющих их частей (меронов), к примеру, передних конечностей млекопитающих или вариантов кабинетов министров в политических системах. Полный кадастр части тела (мерона) «конечность» у млекопитающих включает в себя варианты «лапа» (наиболее распространенный), «ласт» (у нерп, моржей), «плавник» (у китообразных).

На базе кадастра меронов создаются “обобщенные образы” (архетипы), тех или иных форм живого или их групп. Например, создать обобщенный портрет кошки означает выяснить, какие варианты сочетаний частей (меронов) делают животное кошкой, например упомянутый мерон «передняя конечность» может быть лишь «лапой», никак не «ластом» или «плавником», он не может также отсутствовать (за вычетом уродств или прижизненных травм). Более детально – лапа должна быть когтистой, подушечки должны быть определенных цветов, причем при заданном цвете подушечек лап (скажем, розовом) другие мероны должны также иметь совместимые характеристики (живот у кошки с розовыми подушечками должен непременно быть белым), если мы хотим, чтобы сочетание меронов реально встречалось среди кошачьего племени.

Диатропический подход исследует также вопрос о роли многообразия (разнокачественности, гетерогенности) элементов для выполнения функций той системы, которую они слагают. Приведем здесь пример, относящийся к человеческому обществу. Многие государства состоят из представителей различных этнических групп. Как это соотносится с разнообразием социальных функций, в частности, профессий? Благоприятствует ли разнообразие этнических особенностей более полному насыщению всех формируемых в обществе профессиональных вакансий?

В связи с диатропическим подходом к биосистемам остановимся на реализуемом на разных уровнях живого законе необходимого разнообразия(Реймерс, 1992). Устойчивое функционирование надорганизменных систем, также как и просто многоклеточного организма как «коллектива клеток» предполагает, что элементы не полностью одинаковы, а различаются между собой, что служит предпосылкой их специализации по функциям.

В биосистемах этот закон дополняется законом избыточности системных элементов, когда каждая функция в системе выполняется не одним, а сразу многими ее элементами. Биосистемы функционируют надежнее благодаря этому закону (функции иммунной защиты реализуются в организме человека и миндалинами, и тимусом, и аппендиксом, и лимфоузлами, и селезенкой): выбывший из строя элемент системы замещается другими, выполняющими ту же функцию. Однако, наряду с избыточностью и дублированием функций многими звеньями системы в развитии биосистем прослеживается и другая теденция – уменьшения числа однородных блоков с идентичной функцией. Ранее однородные элементы в этом случае дифференцируются по «профессиям», что дает возможность выполнять большее число функций в рамках всей системы. Надежность всей системы в этом случае сохраняется за счет повышения качества каждого отдельно взятого элемента. У кольчатых червей (например, земляного червя или пиявки) тело сложено из многих однородных, повторяющихся звеньев – сегментов. В ходе эволюции кольчатые черви дали начало членистоногим (насекомым, паукообразным, ракообразным), у которых сегменты тела уже не однородны, а специализированы по функциям.

Биосистема

-ы , ж.

Биологическая структура, представляющая собой единство закономерно расположенных и функционирующих частей.

В идеале надо создать биосистему, которая была бы зеркальным обменным отображением человека. [Известия 27 окт. 1973].


Малый академический словарь. - М.: Институт русского языка Академии наук СССР . Евгеньева А. П. . 1957-1984 .

Смотреть что такое "биосистема" в других словарях:

    Биосистема … Орфографический словарь-справочник

    1) система, слагаемая (обычно двумя) живыми организмами; 2) система отношений между двумя или несколькими видами организмов; 3) у некоторых авторов синоним экосистемы. См. также Биотические взаимоотношения. Экологический энциклопедический словарь … Экологический словарь

    Сущ., кол во синонимов: 1 система (86) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

    биосистема - биологическая система биол. Источник: http://www.regnum.ru/news/418119.html … Словарь сокращений и аббревиатур

    КЛЕТКА - КЛЕТКА. Содержание: Исторический очерк............... 40 Строение К.................... 42 Форма и величина К............. 42 Клеточное тело................ 42 Ядро...................... 52 Оболочка.................... 55 Жизнедеятельность К … Большая медицинская энциклопедия

    - (от эко... и система), термин, введенный в науку А. Тенсли (1935) для обозначения любого единства (самого разного объема и ранга), включающего все организмы (т. е. биоценоз) на данном участке (биотопе) и взаимодействующего с физической средой… … Экологический словарь

    - (Australia), Aвстралийский Cоюз (Commonwealth of Australia), гос во в составе Cодружества (брит.). Pасположено на материке Aвстралия, o. Tасмания и мелких прибрежных o вах: Флиндерс, Kинг, Kенгуру и др. Пл. 7,7 млн. км2. Hac. 14,9 млн.… … Геологическая энциклопедия

    БИО... 1. БИО... [от греч. bios жизнь] Первая часть сложных слов. 1. Обозначает отнесённость чего л. к живым организмам, их состоянию, жизни. Биодатчик, биогенетический, биомолекула, биоритм, биосистема, биосфера, биоэкономика. 2. Обозначает… … Энциклопедический словарь