2. Принцип единства организма и среды

Любое живое существо (организм, особь, тварь, индивидуум, индивид, экземпляр) – это относительно автономная, обособленная, небольшая, замкнутая часть материальной, органической, биохимической среды. Эта часть среды организована особым образом: в форме одно- или многоклеточного организма определенного вида. Внутренняя, автономная среда организма, отделенная от окружающей, внешней среды соответствующей проницаемой оболочкой (покров, кожица, кутикула, хитон, мантия, кожа, шкура, шелуха, кора и т.п.), способна существовать во внешней среде неограниченно долго за счет постоянного обмена с ней веществом и энергией, а также за счет собственного преобразования путем бесполого или полового размножения в форму своих потомков.

Окружающая среда воздействует на организм, а организм воздействует на среду. В результате их взаимодействия путем обмена веществом и энергией изменяется в течение жизни как сам организм (зарождается, растет, развивается, созревает, размножается, стареет, погибает), так и окружающая его среда (наполняется отходами жизнедеятельности организма, а после его смерти - его останками). Организм способен существовать в окружающей среде лишь при определенных благоприятных условиях: в приемлемом диапазоне ее физико-химических факторов (давление, температура, радиация, химический состав среды и др.) и при наличии во внешней среде достаточного количества питательных – неорганических (для автотрофов) и/или органических (для гетеротрофов) – веществ, а также воды. В неблагоприятных, неподходящих условиях живой организм, как правило, погибает, превращаясь вначале в косное органическое, а затем неорганическое вещество.

Любой живой организм обладает высокой степенью избирательности своего обмена веществом (химическими элементами и их соединениями) с окружающей средой, т.е. он поглощает из среды одни химические соединения, а затем, перерабатывая их, выделяет в нее другие. Если в окружающей неорганической среде различные виды атомов и их соединения рассеянны произвольным образом на больших площадях, то живой организм собирает, концентрирует в себе только те атомы и молекулы, которые необходимы ему для жизнедеятельности (свыше 98% массы любого организма составляют всего лишь 7 элементов: O, C, H, N, Ca, P, S). Большие совокупности живых организмов, концентрируя, производя и перераспределяя органическое и неорганическое веществ в биосфере, становятся могучей геологической силой, меняющей облик Земли. Ископаемые остатки (фоссилии) огромной совокупности ранее живших на Земле организмов образуют в литосфере и гидросфере Земли многометровые толщи геологических отложений различных осадочных пород органогенного происхождения – биогенные горные породы и минералы, или биолиты (например, уголь, мел, известняк, кальцит, диатомит).

Именно древнейшие фотосинтезирующие бактерии (цианобактерии), возникшие более 3,5 млрд лет назад, начали процесс преобразования первичной восстановительной, водородосодержащей атмосферы Земли (ее компоненты - водород и простые гидриды: водяной пар, метан, аммиак, сероводород, а также углекислый газ) во вторичную, окислительную, кислородсодержащую атмосферу, доведя через 1 млрд лет, на рубеже архея и протерозоя (2,8-2,5 млрд лет назад) содержание в ней кислорода до 1% от современного объемного уровня в ~21%. т.е. 0,2% (1,4 млрд лет назад уровень кислорода в атмосфере возрос в 10 раз, до 2,1%). С начала палеозоя, в кембрии, 540 млн лет назад, жизнедеятельность водных (фитопланктон) и наземных растений совместно с геотектоническими процессами в мантии и земной коре (дегазация мантийных пород, содержащих связанный кислород) довела уровень кислорода в атмосфере Земли до современного: он колебался на протяжении миллионов лет в пределах 15-30% (в конце каменноугольного периода, 300 млн лет назад, его уровень достиг абсолютного максимума в 35%, снизившись в мезозое до 18% и поднявшись в кайнозое до 21%).

Кислородная революция в биосфере Земли привела к взрывному развитию крупных и даже гигантских организмов-аэробов (например, крылатые насекомые и земноводные-стегоцефалы в карбоне палеозойской эры), которые стали использовать при своем клеточном дыхании кислород в качестве окислителя питательных веществ (углеводы, жиры, белки) для получения внутренней энергии в процессе своей жизнедеятельности. К организмам–аэробам относится большинство современных бактерий, растений и животных (вместе с тем, продолжают существовать и организмы-анаэробы, не использующие кислород для получения энергии: например, некоторые виды бактерий, дрожжей, простейших, червей, водорослей, грибов).

Таким образом, для существования жизни, живых организмов требуется соответствующая подходящая внешняя среда. Даже для организмов-экстремалов, способных существовать при относительно низких или высоких температурах и давлениях, при высоком уровне радиации или химическом загрязнении среды, допустимый диапазон колебаний физико-химических параметров среды существенно ограничен. Когда-то люди думали, что жизнь возможна на Солнце или на поверхности далеких звезд, но физика и астрофизика развеяли эти беспочвенные фантазии и заблуждения как не соответствующие физическим законам и свойствам материи (в Солнечной системе жизнь развилась именно на Земля - третьей планете от Солнца – благодаря случайному благоприятному стечению астрофизических и геологических факторов: температуре, давлению, солнечной радиации, геотектонике и химическому составу горных пород).