11. Клеточные формы:

1. Надцарство Прокариоты, включающее Царство Бактерии, Царство Архебактерии и Царство Прокариотические водоросли с Отделами а) Синезеленые водоросли и б) Прохлорофитовые водоросли.

В другом варианте классификации Надцарство Прокариоты включает Царство Дробянки с трем Подцарствами: Бактерии, Архебактерии и Цианобактерии.

2. Надцарство Эукариоты, включающее 1) Царство растения с Подцарствами а) Багрянки, б) Настоящие водоросли и в) Высшие растения, 2) Царство Грибы с Подцарствами а) Низшие грибы и б) Высшие грибы, 3) Царство животные с Подцарствами а) Простейшие, или Одноклеточные и б) Многоклеточные.

Биологический вид – это совокупность особей, обладающих наследственным сходством морфологических, физиологических и биохимических особенностей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, приспособленных к определенным условиям жизни и занимающих в природе определенную область (ареал).

Популяция – совокупность особей одного вида, способных к самовоспроизводству, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида.

Статистические показатели популяций: численность, плотность, половая структура, возрастная структура, пространственно-этологическая структура (характер распределения в пределах ареала, зависящий от этологии вида, т.е. особенностей его поведения), генетическая структура.

Динамические показатели популяций:

• рождаемость,

• смертность,

• скорость роста популяции.

На рис. представлены основные типы кривых выживания: кривая 1 – смертность на протяжении жизни мала, но резко возрастает в ее конце; Кривая 11 – смертность примерно постоянна в течение всей жизни; кривая 111 – массовая гибель в начальный период жизни.

Среда обитания – это часть природы, окружающая живые организмы и оказывающая на них определенное воздействие.

На Земле живые организмы освоили 4 среды обитания:

• водную,

• наземно-воздушную,

• почвенную,

• организменную.

Классификация живых организмов по типу питания Живые организмы – открытые системы, зависящие от поступления вещества и энергии извне. Процесс потребления вещества и энергии называется питанием. Химические вещества необходимы для построения тела. энергия – для осуществления процессов жизнедеятельности. Фототрофы используют световую энергию, хемотрофы – химическую, выделяющуюся при окислении химических соединений. Автотрофы используют в качестве источника углерода СО2, гетеротрофы – органические вещества, литотрофы – неорганические соединения.

По способу получения пищи гетеротрофов делят на фаготрофов (заглатывают твердые куски пищи) и осмотрофов (поглощают органические вещества из растворов через клеточные стенки).

По состоянию источника пищи выделяют питающихся живыми организмами биотрофов (зоофаги питаются животными, фитофаги – растениями) и сапротрофов, которые используют в качестве пищи органические вещества мертвых тел или выделения животных.

Существуют организмы со смешанным типом питания – миксотрофы.

Метаболические процессы в живых организмах

Метаболизм – совокупность всех химических реакций, протекающих в живом организме. Благодаря ему создаются необходимые организму вещества и обеспечивается энергией его жизнедеятельность. Составные части метаболизма:

• катоболизм (энергетический обмен, диссимиляция) – совокупность реакций образования простых веществ из более сложных, идущих обычно с выделением энергии;

• анаболизм (пластический обмен, ассимиляция) – совокупность реакций синтеза сложных веществ из более простых, протекающих с поглощением энергии.

По отношению к свободному кислороду организмы делятся на:

• аэробы – организмы, способные жить только в кислородной среде;

• анаэробы – организмы, неспособные жить в кислородной среде;

• факультативные анаэробы – организмы, способные жить как в присутствии кислорода. так и без него.

Этапы катаболизма:

1. Подготовительный – заключается в ферментативном расщеплении сложных органических соединений на более простые, которые либо подвергаются дальнейшему окислению. либо используются клеткой для синтеза собственных органических соединений.

2. Бескислородный (неполное окисление) – заключается в дальнейшем расщеплении органических веществ и происходит в цитоплазме клетки без участия кислорода.

3. Полное окисление (дыхание), при котором в митохондриях образуются СО2 и Н2О. Суммарное уравнение расщепления глюкозы в процессе клеточного дыхания:

1. Пластический обмен. Гетеротрофные организмы строят собственные органический вещества из органических компонентов пищи:

органические вещества пищи (белки, жиры, углеводы) → простые органические молекулы (аминокислоты, жирные кислоты, моносахариды) → макромолекулы тела (белки, жиры, углеводы).

Автотрофные организмы в процессе фото- и хемосинтеза производят органические вещества из неорганических молекул, потребляемых из внешней среды:

неорганические вещества (СО2, Н2О) → простые органические молекулы →

макромолекулы тела.

Наиболее важные процессы пластического обмена:

• фотосинтез – синтез органических соединений из неорганических за счет энергии света:

Он протекает при участии фотосинтезирующих пигментов. Помимо моносахаридов (глюкоза и пр.) синтезируются аминокислоты, глицерин, жирные кислоты.

• хемосинтез – процесс синтеза органических соединений из неорганических за счет энергии, выделяющейся при окислении неорганических веществ (серы, сероводорода, железа. аммиака, нитритов и т.д.). К хемосинтезу способны только хемосинтезирующие бактерии:

Экологические факторы

• это отдельные элементы среды обитания, которые оказывают на организмы воздействия (ограничивающие, раздражительные, модификационные, сигнальные), на которые живое реагирует приспособительными реакциями. экологические факторы подразделяют на:

Абиотические (компоненты неживой природы), к которым относят климатические (свет. температура, влажность, давление и т.п.), геологические (землетрясения, движение ледников, радиоактивность и др.) орографические (рельеф местности), эдафические (характеристики почвы), гидрологические (количество вод. их состав, течения).

Биотические – воздействия живых организмов друг на друга (взаимодействия между особями в популяциях «внутривидовые» и между популяциями в сообществах «межвидовые»). По типу взаимодействия различают симбиоз, мутуализм, паразитизм, хищничество, нейтрализм, внутривидовую и межвидовую конкуренцию и пр., а в зависимости от воздействующего организма – фитогенные, зоогенные, микробогенные биотические факторы.

Антропогенные - деятельность человека, приводящая либо к прямому воздействию на живые организмы, либо к изменению среды их обитания, причем различается воздействие человека как биологического вида и его хозяйственной деятельности.

В природе экологические факторы действуют совместно и в комплексе называются условиями жизни. Условия, в которых размножения не происходит, называются условиями существования.

Факторы среды имеют количественное выражение. По отношению к каждому фактору можно выделить зону оптимума (зону нормальной жизнедеятельности), зону пессиума (зону угнетения) и пределы выносливости организма:

Экологическая валентность (толерантность, устойчивость, пластичность) определяется способностью организма переносить колебания в той или иной степени действия того или иного экологического фактора. Значения экологического фактора между пределами выносливости образуют зону толерантности. Виды с широкой зоной толерантности (кривая ! на рис.) называются эврибионтными, с узкой (кривая «) – стенобионтными. Основные закономерности действия экологических факторов: Закон относительности действия : Направление и интенсивность действия экологического фактора зависит от того, в каких количествах он берется и в сочетании с какими другими факторами он действует. Закон относительной заменяемости и абсолютной незаменяемости экологических факторов: Абсолютное отсутствие какого-либо из обязательных условий жизни заменить другими экологическими факторами невозможно, но недостаток или избыток одних экологических факторов может быть возмещен действием других экологических факторов.

Адаптации организмов к условиям среды

это различные приспособления к среде обитания, выработавшиеся в процессе эволюции. Они проявляются на разных уровнях организации живой материи (от молекулярного до биоценотического), являются одним из основных ее свойств (обеспечивают возможность существования и развиваются под действием трех основных факторов: наследственность, изменчивость и естественный (а также искусственный) отбор. Существуют три основных пути адаптации:

• Активный – усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов.

• Пассивный – подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды (например, переход при неблагоприятных условиях в состояние анабиоза – зимний покой растений, оцепенение насекомых, спячка позвоночных животных и т.д.).

• Избегание неблагоприятных воздействий – выработка соответствующих жизненных циклов и поведения (например, миграция).

Адаптации можно разделить на три типа: морфологические (сопровождаются изменениями в строении организма), физиологические (изменения в физиологии организма), этологические (изменения в поведении).

Живые организмы хорошо адаптированы к периодическим факторам. Непериодические факторы могут вызывать болезни и даже смерть живого организма.

Экологическая ниша

• совокупность всех факторов среды, в пределах которых возможно существование популяции (местообитание, доступные ресурсы и ритм их потребления) или иначе –место ее в природе, включая не только положение в пространстве, но и функциональную роль в сообществе (например, место в трофической цепи). Процесс разделения популяциями видов пространства и ресурсов называется дифференциацией экологических ниш. Результат – снижение конкуренции.

Различают:

• фундаментальную нишу – те условия среды, в которых вид может существовать и даже процветать при отсутствии конкуренции;

• реализованную нишу – часть фундаментальной ниши, которую вид способен отстоять от конкурентов при их наличии.

При реализации экологических ниш свою роль выполняют рассмотренные ранее типы поведения (стратегии) организмов и вертикальные взаимоотношения между ними.

В результате эволюционного развития биосферы естественные экосистемы пришли в состояние экологического равновесия, при котором состав и продуктивность биотической части в каждый конкретный момент времени сохраняются постоянными и наиболее полно соответствуют абиотическим условиям. Главная его особенность – подвижность. которая может выражаться как:

• обратимые изменения в экосистеме (связанные с климатическими или иными ритмами), при которых видовой состав сохраняется;

• экологические сукцессии, когда смена экосистем происходит в результате изменения экологического равновесия при изменении условий среды.

Экологическое равновесие характеризуется постоянством циклов питательных элементов и полным рассеиванием поступившей в экосистему энергии.

Агроэкосистемы созданы человеком в результате распахивания части земель и посевов на них сельскохозяйственных культур, создания сенокосов и пастбищ для разведения сельскохозяйственных животных, строительства разнообразных сельскохозяйственных предприятий. Агорэкосистемы занимают 13% территории России, причем 2/3 ее (около 131 млн. га) – пашня. Они автотрофны: их основной источник энергии солнце, а дополнительная затрачиваемая на обработку почвы антропогенная энергия. включающая и затраты на производство сельскохозяйственной техники, не превышает 1% от солнечной. Агроэкосистемы состоят из организмов трех трофических групп:

• продуцентов – культурных растений трав сенокосов, деревьев садов и лесопосадок, сорняков;

• консументов – людей, сельскохозяйственных животных, вредителей полевых культур, полезных насекомых, птиц, организмов-симбиотрофов, животных-детритофагов и др. (особенно важна роль дождевых червей, биомасса которых в хорошо унавоженной почве может составлять 10-20 т/га);

• редуцентов – в основном, бактерий.

Все компоненты агроэкосистемы тесно связаны, но поддерживать равновесие должен сам человек.

Отличия агроэкосистем от естественных биоценозов:

• незначительное видовое разнообразие – агроэкосистемы состоят из небольшого числа видов, имеющих высокую численность;

• короткие цепи питания;

• неполный круговорот веществ – часть питательных элементов выносится с урожаем;

• источником энергии является не только солнце, но и деятельность человека – пахота, уборка урожая, мелиорация, применение удобрений, организация тепличных хозяйств и пр.;

• искусственный отбор – действие естественного отбора ослаблено, человек осуществляет селекцию;

• отсутствие саморегуляции – регуляцию осуществляет человек.

Агроэкосистемы неустойчивы и способны существовать только при поддержке человека.

Глобальные проблемы современности

Наметившиеся в последние десятилетия тенденции мирового развития:

• ускоряющаяся индустриализация;

• быстрый рост населения;

• необеспеченность продуктами питания;

• истощение невозобновляемых ресурсов;

• ухудшение состояния окружающей среды.

сопровождались появлением новых проблем, многие из которых стали всемирными, или глобальными. Их общие черты:

• они затрагивают интересы всего человечества, а не только отдельных стран, регионов, политических или экономических группировок;

• они взаимосвязаны и не могут решения порознь или выборочно;

• их нельзя не решать, так как в противном случае всему человечеству угрожает деградация и гибель;

• они не могут быть решены только в одной стране или небольшой группе стран;

• их решение не должно нарушать равновесие в биосфере.

Быстро растущие численность человечества и его научно-технические возможности удовлетворения своих потребностей за счет биосферы привели к ситуации, когда сохранение сложившейся системы жизнедеятельности угрожает существованию самой цивилизации. Будущее человечества требует коренных изменений в материальной и духовной культуре общества и переходу его к устойчивому развитию. Новая стратегия, базирующаяся на коренных изменениях отношения человека и биосферы и переходе к коэволюции – совместной, взаимосвязанной эволюции общества и природы, должна реализовываться всем мировым сообществом и включать в качестве основных элементов разрешения глобальных проблем принятие действенных мер по охране окружающей среды, переход к рациональному природопользованию, отказ от ценностей общества потребления.