Вид, его признаки и критерии. Экологическая характеристика вида. Структура вида

     Различают две ситуации: густой туман, смешанный  с дымом лондонского типа и  фотохимический туман.

     Смог  лондонского типа наблюдается при  пасмурной, туманной погоде, способствующей значительному возрастанию концентрации сернистого ангидрида и трансформации  его в еще более токсичный  аэрозоль серной кислоты. Наиболее легкие симптомы при действии смога - резь в глазах, слезотечение, сухой кашель, тошнота, головная боль; умеренные симптомы - кашель с мокротой, стеснение в груди, общая слабость; тяжелые - чувство удушья. Тяжело переносят смог лица, страдающие бронхиальной астмой, декомпенсированными формами заболеваний сердца, хроническим бронхитом с эмфиземой.

     Фотохимический  туман. В его образовании огромную роль играют выхлопные газы автотранспорта.

     Механизм  образования фотохимического тумана следующий: молекулы окислившегося  азота содержащихся в выхлопных  газах, возбуждаются за счет энергии  УФ-лучей солнца, затем, реагируя с  кислородом воздуха, образуют озон. Последний, реагируя с углеводородом выхлопных газов, образует фотооксиданты: органические перекиси, альдегиды, кетоны. Накапливаясь при ясной безветренной погоде на улицах города, озон и фотооксиданты вызывают сильное раздражение глаз, верхних дыхательных путей, результатом которого являются слезотечение, мучительный кашель. Понижается видимость в атмосфере, повреждаются зеленые насаждения, поверхности зданий и т. д.

     Снижение  вредных выбросов от автомобилей  может быть достигнуто за счет улучшения  качества традиционных видов моторного  топлива и применения новых, экологически более «чистых» видов горючего. Основное мероприятие здесь - снижение содержания в автомобильных бензинах высокотоксичного антидетонатора тетраэтилсвинца (ТЭС). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Синтез первичного органического вещества автотрофами. Хлоропласты. 

Синтез  первичного органического  вещества автотрофами.

     Совокупность  всех биохимических процессов, происходящих в организме, называется обменом  веществ, который складывается из процессов  ассимиляции и диссимиляции. 
Сущность процессов ассимиляции состоит в синтезе больших молекул сложных органических веществ и построении из них структур, характерных для каждой части (клеток, тканей, органов) тела живых существ. Таким образом, для процессов ассимиляции характерно уподобление воспринятых организмами веществ в результате последовательных химических реакций веществам их тел. Латинское слово ассимиляция и означает уподобление. Организмы по характеру процессов ассимиляции разделяются на автотрофы и гетеротрофы.

     Автотрофы осуществляют первичный синтез органических веществ за счет поступающих из внешней  среды простых неорганических веществ  — углекислого газа, воды и солей  неорганических кислот. Меньшинство  автотрофов (некоторые группы бактерий) для обеспечения подобного синтеза  используют энергию, выделяемую при  окислении поглощенных ими неорганических веществ — аммиака, водорода, сероводорода. Подобный первичный синтез органических соединений называется хемосинтезом. Другие автотрофы (к ним относится подавляющее большинство растений) осуществляют первичный синтез органических соединений с поглощением органоидами их клеток, имеющими хлорофилл или близкие к нему другие пигменты солнечной энергии. Этот способ синтеза называется фотосинтезом.

     Гетеротрофы могут синтезировать органические вещества только в результате ряда изменений органических соединений из тел съеденных ими других организмов или остатков тел последних. Создавать органические соединения из простых неорганических веществ гетеротрофы не в состоянии. К гетеротрофам относятся некоторые группы бактерий, грибы (у которых могут сохраняться черты автотрофного. обмена веществ), растения, перешедшие к паразитизму (в связи с этим утратившие пластиды с хлорофиллом или близкими к нему пигментами), и все животные.

     Сущность  процессов диссимиляции заключается  в распаде во всех частях тела организма  ассимилированных веществ, в результате чего высвобождается энергия, необходимая  для обеспечения различных видов  жизнедеятельности любых живых  существ. Процессы диссимиляции, как  и процессы ассимиляции, проходят ряд этапов.

     Важнейшим из первичных этапов диссимиляции является разложение больших молекул органических веществ на молекулы меньшей величины (так, например, белки разлагаются  на аминокислоты), сопровождающееся выделением энергии, значительная часть которой  запасается в образующихся при этом молекулах аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и других фосфатных соединениях  и используется в течение последующих  процессов обмена веществ.

     Различают два основных вида процессов диссимиляции — брожение и дыхание. Процессы брожения идут без участия свободного кислорода, вследствие чего распад ассимилированных органических веществ совершается  не полностью и остаются органические вещества (например, этиловый спирт при дрожжевом брожении), еще богатые энергией. Более совершенны процессы дыхания, идущие с участием свободного кислорода. Они заканчиваются полным распадом ассимилированных органических веществ на воду, углекислый газ и неорганические азотистые соединения (аммиак) с выделением большего количества энергии, чем при брожении. 
Процессы ассимиляции и диссимиляции протекают в организмах одновременно и тесно связаны между собой. Благодаря этому сохраняется относительное постоянство химического состава и структур, характерных для каждой группы организмов, без чего невозможна их жизнедеятельность.

     Жизнедеятельность организмов связана с определенными  процессами обмена веществ. Раздражимость  — способность организмов отвечать на разные изменения внешней среды  изменением обмена веществ и поведения. Движение организмов невозможно без  затраты энергии, высвобождаемой в  результате процессов диссимиляции. В частности, рост организмов, в течение  которого происходят качественные изменения  строения тела и увеличение массы  последнего, совершается благодаря  тому, что меняется характер обмена веществ и, как правило, процессы синтеза преобладают над процессами распада. Такой же вывод нужно  сделать в отношении размножения, присущего всем живым существам.

     Наследственность, то есть развитие в потомках свойств, характерных для их родителей, обусловливается генетическим аппаратом, заключенным в хромосомах и вызывающим ряд последовательных процессов обмена веществ, приводящих к возникновению упомянутых свойств. Изменения, происходящие в генетическом аппарате в результате различных мутаций и новых комбинаций генов, являются факторами наследственной изменчивости свойств организмов.

     Обмен веществ, постоянно происходящий в  организмах, возможен только при тесной связи их со средой, в которой  они обитают. Химический состав и  физическое состояние живого вещества, необходимые для осуществления  обмена веществ, могут сохраняться  только при более или менее  определенных условиях среды.

     Следовательно, организация и жизнедеятельность  живых существ на всех этапах их развития должны быть приспособлены  к неорганическим (температуре, влажности, составу веществ, растворенных в  воде или находящихся в почве) и органическим (то есть к составу  других организмов, населяющих те же места  обитания) условиям среды.

     Изучение  приспособлений (адаптации) — одна из главных задач всех видов практической деятельности людей, имеющих дело с  организмами: растениеводства, зоотехнии, ветеринарии, медицины, охраны биосферы (то есть всех частей земного шара, населенных организмами) и ряда других.

     Проблема  возникновения приспособлений теснейшим  образом связана с центральным  вопросом биологии — происхождением живых существ.

     Хлоропласты.

     Весь  процесс фотосинтеза протекает  в зеленых пластидах -хлоропластах. Различают три вида пластид: лейкопласты — бесцветные, хромопласты — оранжевые, хлоропласты - зеленые. Именно в хлоропластах сосредоточен зеленый пигмент хлорофилл.

     Незеленые организмы, например грибы, лишены пластид. Эти растения не обладают способностью к фотосинтезу. В процессе эволюции дифференциация пластид произошла очень рано. Правда, у фотосинтезирующих бактерий пластид еще нет, их роль выполняют внутрицитоплазматические мембраны (пурпурные бактерии) или особые структуры — хлоросомы, локализованные на мембранах (зеленые бактерии). Это наиболее примитивная организация фотосинтетического аппарата. Однако уже у водорослей имеются специальные образования (хроматофоры), в которых сосредоточены пигменты, они разнообразны по форме (спиральные, ленточные, в виде пластинок или звезд). Высшие растения характеризуются вполне сформировавшимся типом пластид в форме диска или двояковыпуклой линзы. Приняв форму диска, хлоропласты становятся универсальным аппаратом фотосинтеза.

     Размер  хлоропластов колеблется от 4 до 10 мкм. Число хлоропластов обычно составляет от 20 до 100 на клетку. Химический состав хлоропластов достаточно сложен и может быть охарактеризован следующими средними данными (% на сухую массу): белок — 35—55; липиды — 20—30; углеводы — 10; РНК —2—3; ДНК — до 0,5; хлорофилл — 9; каротиноиды — 4,5.

     Важно отметить, что многие белки хлоропластов обладают ферментативной активностью. Действительно, в хлоропластах сосредоточены все ферменты, принимающие участие в процессе фотосинтеза (окислительно-восстановительные, синтетазы, гидролазы).

     В настоящее время доказано, что  в хлоропластах, так же как и 
в митохондриях, имеется своя белоксинтезирующая система. Многие из ферментов, локализованных в хлоропластах, являются двухкомпонентными. Во многих случаях простатическая группа ферментов — это различные витамины. В хлоропластах сосредоточены многие витамины и их производные (витамины группы В, К, Е, D). В хлоропластах находится 80% Fe, 70% Zn, около 50% Си от всего количества этих элементов в листе.

     Внутреннее  строение хлоропластов, их ультраструктура  была раскрыта после того, как появился электронный микроскоп. Оказалось, что хлоропласта окружены двойной оболочкой (мембраной). Толщина каждой оболочки 7,5—10 нм, расстояние между ними 10—30  нм. Внутреннее  пространство  хлоропластов  заполнено бесцветным содержимым — стромой и пронизано мембранами (ламеллами). Ламеллы, соединенные друг с другом, образуют как бы пузырьки — тилакоиды (греч. «тилакоидес» — мешковидный). В хлоропластах тилакоиды двух типов. Короткие тилакоиды собраны в пачки и расположены друг над другом, напоминая стопку монет. Эти стопки называются гранами, а составляющие их ламеллы — ламеллами гран. Между гранами параллельно друг другу располагаются длинные тилакоиды. Составляющие их ламеллы получили название — ламеллы стромы. Между отдельными  тилакоидами в стопках гран имеются узкие щели. Относительно связи между ламеллами гран и ламеллами стромы имеются разные точки зрения.

       Таким образом, в хлоропластах имеется как бы два раздельных пространства — внутреннее (внутри тилакоидов) и внешнее (вне тилакоидов). У большинства водорослей гран нет, а ламеллы собраны в группы (пачки) по 2—8 штук. Не во всех случаях и у высших растений хлоропласты имеют гранальную структуру. Так, в листьях кукурузы имеются два вида хлоропластов. В клетках мезофилла содержатся мелкие хлоропласты гранального строения. В клетках обкладки, окружающих листовые сосудистые пучки, хлоропласты крупные и гран не содержат.

     В строме хлоропластов имеются нити ДНК, рибосомы, крахмальные зерна. Зеленый пигмент хлорофилл в виде комплекса с белками (пигмент-белковые комплексы) сосредоточен главным образом в ламеллах гран и частично в ламеллах стромы. На поверхностях ламелл имеются округлые частицы, в которых локализован фермент, катализирующий синтез АТФ (АТФ-синтетаза). Этот фермент связан с белком, расположенным в самой мембране.

     Важным  свойством хлоропластов является их способность к движению. Хлоропласта передвигаются не только вместе с цитоплазмой, но способны и самопроизвольно изменять свое положение в клетке. Скорость движения хлоропластов составляет около 0,12 мкм/с. Хлоропласты могут быть распределены в клетке равномерно, однако чаще они скапливаются около ядра и вблизи клеточных стенок. Большое значение для расположения хлоропластов в клетке имеют направление и интенсивность освещения. При малой интенсивности освещения хлоропласты становятся перпендикулярно к падающим лучам, что является приспособлением к лучшему их улавливанию. При высокой освещенности хлоропласты передвигаются к боковым стенкам и поворачиваются ребром к падающим лучам. В зависимости от освещения может также меняться и форма хлоропластов. При более высокой интенсивности света их форма становится ближе к сферической.

     Основная  функция хлоропластов — это процесс  фотосинтеза.

       В изолированных хлоропластах  может быть осуществлен весь процесс фотосинтеза. Важно отметить, что хлоропласты имеются не только в клетках листа. Они встречаются в клетках не специализирующихся на фотосинтезе органов: в стеблях, колосковых чешуйках и остях колосьев, корнеплодах, клубнях картофеля. В ряде случаев зеленые пластиды обнаруживаются в тканях, расположенных не в наружных, освещенных частях растений, а в слоях, удаленных от света: в тканях центрального цилиндра стебля, в средней части луковицы лилейных, а также в клетках зародыша семени многих покрытосеменных растений. Последнее явление (хлорофиллоносность зародыша) привлекает внимание систематиков растений. Имеются предложения разделить все покрытосеменные растения на две большие группы: хлороэмбриофиты и лейкоэмбриофиты, содержащие и не содержащие хлоропласты в зародыше. Исследования показали, что структура хлоропластов, расположенных в других органах растения, так же как и состав пигментов, сходны с хлоропластами листа. Это дает основания считать, что они способны к фотосинтезу. В том случае, если они подвергаются освещению, по-видимому, в них действительно происходит фотосинтез. Так, фотосинтез хлоропластов, расположенных в остях колоса, может составлять около 30% от общего фотосинтеза растения. Позеленевшие на свету корни способны к фотосинтезу. В хлоропластах, находящихся в кожуре плода до определенного этапа его развития, также может идти фотосинтез. Согласно предположению А. Л. Курсанова, хлоропласты, расположенные вблизи проводящих путей, выделяя кислород, способствуют повышению интенсивности обмена веществ ситовидных трубок.