Уровни организации живой природы

УРОВНИ  ОРГАНИЗАЦИИ  ЖИВОЙ ПРИРОДЫ.

1. Молекулярный. На уровне  отдельных молекул органических  веществ протекают важнейшие жизненные процессы.

2. Клеточный. Клетка - основная  единица живого. Жизнь невозможна  вне клетки.

3. Тканевый. Ткани - системы  клеток, сходных по строению и  выполняемым в организме функциям. Ткани имеются у животных и  растений.

4. Органный. Орган - часть  животного или растения, выполняющая  определённую функцию. Органы  объединяют в себе несколько  типов тканей.

5. Организменный. Организм - система органов, действующая  как единое целое. 

6. Популяционно-видовой. Особи  одного и того же вида, длительно  занимающие определённое пространство, создают популяцию. 

7. Биогеоцентрический. Популяции  нескольких различных видов взаимодействующие  между собой, вместе с окружающей  их неживой природой объединяются  в биогеоценоз (экологическую  систему).

8. Биосферный. Биосфера охватывает  все живые организмы Земли,  все проявления жизни на планете. 

 

1. Молекулярный уровень организации жизни. Представлен разнообразными молекулами, находящимися в живой клетке. Компоненты: молекулы неорганических и органических соединений, молекулярные комплексы химических соединений (мембрана и др.). Основные процессы: объединение молекул в особые комплексы, осуществление физико-химических реакций в упорядоченном виде: копирование ДНК, кодирование и передача генетической информации. Науки, ведущие исследования на этом уровне: биохимия, биофизика, молекулярная биология, молекулярная генетика.

2. Клеточный уровень организации жизни. Представлен свободноживущими одноклеточными организмами и клетками, входящими в многоклеточные организмы. Компонент: комплексы молекул химических соединений и органоиды клетки. Основные процессы: биосинтез, фотосинтез, регуляция химических реакций, деление клеток, вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы. Науки, ведущие исследования на этом уровне: генная инженерия, цитогенетика, цитология, эмбриология.

3. Тканевый уровень организации жизни. Тканевой уровень представлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференциации клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная, а также кровь и лимфа). У растений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.

 

5. Органный уровень организации жизни. Представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация, защищающаяся в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.

6. Организменный (онтогенетический) уровень организации жизни. Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий. Компонент:  Клетка — основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточного организма. Основные процессы: обмен веществ (метаболизм), раздражимость, размножение, онтогенез, нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности, гомеостаз. Науки, ведущие исследования на этом уровне: анатомия, биология развития, аутэкология, генетика, гигиена, морфология, физиология.

7. Популяционно-видовой уровень организации жизни. Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций. Компоненты: группы родственных особей, объединенных определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой. Основные процессы: генетическое своеобразие, взаимодействие между популяциями, накопление элементарных эволюционных преобразований, осуществление микроэволюции и выработка адаптации к изменяющейся среде, видообразование, увеличение биоразнообразия. Науки, ведущие исследования на этом уровне: генетика популяций, эволюция, экология.

7. Биогеоценотический уровень организации жизни. Представлен разнообразием естественных и культурных биогеоценозов во всех средах жизни. Компоненты: популяции различных видов: популяция различных

Популяции различных видов

Факторы среды

Пищевые сети, потоки веществ и энергии

Основные процессы

Биохимический круговорот веществ  и поток энергии, поддерживающие жизнь

Подвижное равновесие между  живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз)

Обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем)

Науки, ведущие исследования на этом уровне

Биогеография

Биогеоценология

Экология

 

Биосферный уровень организации  жизни

 

Представлен высшей, глобальной формой организации биосистем —  биосферой.

Компоненты

Биогеоценозы

Антропогенное воздействие

Основные процессы

Активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты

Биологический глобальный круговорот веществ и энергии

Активное биогеохимическое участие человека во всех процессах  биосферы, его хозяйственная и  этнокультурная деятельность

Науки, ведущие исследования на этом уровне

Экология

Глобальная экология

Космическая экология

Социальная экология

 

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ,

 

1. Период наивной экологии  – до середины 19 в. (1-5 этапы)

 

Первый этап – примитивные  знания, накопление фактического материала. О том, что разные виды животных связаны  с определенными условиями, что  их численность зависит от урожая семян и плодов, которыми они питаются, наверняка знали древние охотники уже 100-150 тыс. лет назад. О зависимости  растений от внешних условий хорошо знали и первые земледельцы за много веков до новой эры (10-15 тыс. лет назад). Севооборот сельскохозяйственных культур применяли в Египте, Китае  и Индии 5 тысячелетий назад. Сложнейшая и экологически выверенная система  земле-делия была у индейцев майя в древней Америке. Элементы экологии отражены в эпических произ-ведениях и легендах: в древнеиндийских  сказа-ниях «Махабхарта» (VI-II вв. до н.э.; сведения о повадках и образе жизни 50 животных), в рукописных книгах Китая  и Вавилона (сроки посева и сбора  диких и культурных растений, способы  обработки земли, виды птиц и зверей).

 

Второй этап – продолжение  накопления фактического материала  античными учеными, средневековый  застой. Древняя Греция: Гераклит – 530-470 лет до н.э., Гиппократ – 460-370 лет до н.э. Аристотель (384-322 лет до н.э.) создал Ликей (школу) и при нем  сад. В «Истории животных» он описал более 500 видов животных, классифицируя  их по образу жизни.

Еего ученик, друг и преемник Теофраст (Парацельз, он же Тиртам, 287-372) описал 500 видов растений. Самыми главными работами разностороннего ученого (его труды: "О камнях", "Об огне", "О вкусах", "Об усталости", "О приметах погоды", "Характеры", "Учебник риторики" и др.) и  философа стали "Исследования о ботанике" в 9 книгах: 1 – о частях и морфологии растений, 2 – уход за садовыми деревьями, 3 – описание лесных деревьев, 4 –  описание заморских растений и их болезней, 5 – о лесе и его пользе, 6 – о кустарниках и цветах, 7 – об огородных растениях и  уходе за ними, 8 – о злаках, бобовых  и о полеводстве, 9 – о лекарственных  травах. Теофраст сделал ботанику самостоятельной  наукой, отделив ее от зоологии. Потому его и называют отцом ботаники.

 

 

 

 

Древнегреческие философы во многом отождествляли растения и  животных, считали, что растения могут  радоваться и печалиться, органы животных отождествляли с органами растений: корни - рот и голова, стебли –  ноги и живот, и т.д. Мечтали вырастить  в колбе живое существо (гомункулус).

Но Теофраст был не только отцом ботаники. Большое внимание в своих трудах он уделял влиянию  внешней среды на живые организмы, и именно он впервые разделил покрытосеменные  растения на жизненные формы: деревья, кустарники, полукустарники и травы, с учетом зависимости от почвы  и климата. Умер он в возрасте 83 лет, имея ясный ум и память. Его последние  слова: "Мы умираем тогда, когда  начинаем жить!".

Древний Рим: Плиний старший (23-79 лет н.э.) в своей многотомной "Философии природы" многие явления  природы рассматривал с подлинно экологических позиций. Древние  ученые задумывались о многом, о  чем задумываемся и мы с вами.

В средние века в Европе произошел откат человеческой мысли  далеко назад, церковь на несколько  веков явилась тормозом развития всех естественных наук. Связь строения организмов со средой всецело приписывалась  воле бога. Научные сведения содержатся в единичных работах (многотомное  сочинение Венсенна де Бове (XIII век) "Зеркало вещей", "Поучение Владимира  Мономаха" (XI), "О поучениях и  сходствах вещей" доминиканского монаха Иоанна Сиенского (XIV)) и имеют  прикладной характер; заключаются в  описании целебных трав, культивируемых растений и животных. Известные ученые этого периода: Разес (850—923), Авиценна (980-1037). Но уже в позднее средневековье  стали появились новые веяния в науке - Зачатки экологии. Альберт  Великий (Альберт фон Больштедт, ~1193-1280 гг.) в трудах о растениях  придает большое значение условиям произрастания, в частности световому  фактору – "солнечному теплу", рассматривает причины "зимнего  сна". Появилась информация о дальних  странах (Марко Поло (XIII век), Афанасий Никитин (XV век) и его известное "Хождение за три моря").

 

 

Карл Линней - великий шведский ученый, создатель системы живых  организмов, принципами которой мы пользуемся и сегодня

 

Третий этап – описание и систематизация колоссального  фактического материала после средневекового застоя – начался с великими географическими  открытиями XIV и XVI веков и колонизацией новых стран – с эпохой Возрождения. Новая географическая и биологическая  информация, полученная в экспедициях, заставила переосмыслить многие религиозные догматы. Она не умещалась  в той системе мира, которую  проповедовала христианская религия. Путешественники из дальних стран  привозили неведомых животных и  семена неведомых растений. Чтобы  разобраться во всем многообразии форм живых существ, необходимо было создать  таксономическую систему и, таким  образом, осмыслить это разнообразие. И такое осмысле-ние произошло. В первой половине XVIII века Карл Линней создал таксономическую систему  животных и растений, которой ботаники пользуются и поныне.

Заслуги этого ученого  перед миром столь велики, что  на их перечисление не хватит и целой  лекции. Его считают реформатором ботаники. Помимо бинарной номенклатуры он разработал терминологию, введя  в систематику более 1000 терминов для разных органов растений и  их частей. Линней много путешествовал  по разным странам, сам открыл и описал более 1500 видов. Главный труд К. Линнея – "Виды растений" вышел в 1753 г., в нем приведены все известные  ему растения; описания кратки и  точны. Ботанический "хаос" был  приведен в систему! И именно с  этого времени ведется отсчет при установлении первенства в названиях  отдельных видов. В основу данной работы Линней положил свои данные и все доступные ему гербарные  образцы и публикации других авторов. Кроме флоры, он прекрасно знал фауну ("Фауна Швеции" 1746 г.) почвы, минералы, человеческие расы, болезни (Линней был  первоклассным врачом), открыл целебные и ядовитые свойства многих растений.

 

 

 

Современники знали его  и как остроумного, веселого человека. Так, в честь 3 братьев Коммелинов, двое из которых были известными ботаниками, а третий – ничем не примечательный человек, он назвал род Коммелина, у  цветков которой 3 тычинки: две длинные  и одна короткая. В.Л. Комаров сказал о К.Линнее: "Пока не стерта с лица Земли цивилизация, имя Линнея будет  жить". Слова пророческие. Имя  Линнея носят более 20 обществ, два  города и гора в США, острова близ Гренландии, улицы и площади в  европейских городах и др. географические объекты. В честь К. Линнея назван род – Линнея с единственным видом  – «Л. северная».

Уже первые систематики: А. Цезальпин (1509-1603), Д. Рей (1623-1705), Ж. Турнефор (1656-1708), отмечали зависимость растений от условий  среды и мест произрастания. Жорж Леклерк Бюффон (1707-1788) в «Естественной  истории» (не проводя опытов!) писал  о влиянии климата на животные организмы, Жан Батист Ламарк (1744-1829) открыл эволюцию жизни. Ламарк был последователем К. Линнея и составил классификацию животных ("Философия зоологии"), отражающую происхождение – эволюцию, животных, выбрав в качестве признаков внутреннее строение (отделил беспозвоночных от позвоночных) и строение нервной системы (бесчувственные – инфузории и полипы, чувствующие – все остальные беспозвоночные, и разумные – позвоночные). В его классификации инфузории заняли низшее место (Линней же не знал, куда их поместить). Ламарк считается предшественником Ч. Дарвина – обращая внимание на роль внешних условий в формировании строения животных (жираф – длинная шея, чтобы доставать листья деревьев, утка – перепонки, чтобы плавать, крот – передние лапы-лопаты, чтобы рыть, а глаза атрофировались – не нужны) и растений, он открыл эволюцию жизни. Альфонс де Кандоль (1806-1895) в «Ботанической географии» описывал влияние абиотических факторов на растительные организмы.

Известный английский химик  Р. Бойль (1627-1691) поставил первый экологический  эксперимент по влиянию низкого  атмосферного давления на развитие животных, а Ф. Реди экспериментально доказал, что самозарождених сложных животных невозможно. Антони ван Левенгук, изобретший микроскоп, был первым в изучении трофических цепей и регуляции  численности организмов.

 

Великий русский естествоиспытатель Михайло Ломоносов. В своих теоретических  построениях на 100-200 лет опередил современнико

Большой вклад в развитие экологических представлений в  это время внесли и российские ученые такие, как М.В. Ломоносов (1711-1765), его сподвижник С.П. Крашенинников (1711-1755), П.С. Паллас (1741-1811), И.И. Лепехин (1740-1802). И это не случайно, так как Россия в XVII веке сильно расширила свои границы, выйдя своими восточными рубежами на побережье Тихого океана.