Тема Основы аутэкологии (факториальной экологии).

1.2.1. Организм и среда.

Живые организмы во всем многообразии их связей являются предметом изучения экологии. К живым организмам относятся все формы жизнедеятельности. Организм (особь, индивид) – это дискретная единица живой материи, любое живое тело, живое существо, реальный носитель жизни, который характеризуется всеми ее свойствами и происходит от одного зачатка – семени, споры, оплодотворенной яйцелетки.

Все живые организмы подразделяются на 2 надцарства: эукариоты и прокариоты и 4 царства: бактерии животные, грибы, растения. Иногда выделяют специфическое царство вирусов – форма, промежуточная между живой и неживой материей.

Каждое из царств в свою очередь подразделяется на подцарства: животные – на одноклеточные и многоклеточные; грибы на низшие и высшие, растения – на багрянки, настоящие водоросли и высшие растения.

По отношению к кислороду все живые организмы делятся на аэробные (жизнедеятельность возможна только при наличии свободного кислорода) и анаэробные (обитают без кислорода).

Живое вещество можно рассматривать как соматическое и репродуктивное.

Соматическое (от греч. Сома – тело) вещество – совокупность всех клеток организмов, кроме половых.

Репродуктивное – вещество благодаря которому жизнь в биосфере постоянно воспроизводится.

Все многообразие организмов в биосфере связано друг с другом через питание. Поэтому живые организмы различают по способам питания. Это автотрофы, гетеротрофы и миксотрофы.

Автотрофы – (от греч. аутос – сам, трофее – питаться) – организмы, получающиевсе нужные им для жизни химические элементы из окружающей косной материи и не нуждающиеся в готовых органических соединениях. Они продуцируют органическое вещества в процессе фотосинтеза(фотоавтотрофы), используя в качестве источника энергии солнечный свет или хемосинтеза (хемоавтотрофы, использующие энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ), поэтому их называют продуцентами. Биомасса, которую они производят называется первичной.

Гетеротрофы – (от греч. гетерос – другой) это организмы, использующие для своего питания чужие тела (живые или мертвые), т.е. готовые органические вещества. Среди гетеротрофов выделяют три группы организмов: убивающие объект питания (хищники), питающиеся за счет других организмов, но не убивающие ее (кровососы, паразиты); питающиеся отмершей органикой. Среди гетеротрофов выделяют консументов (животные, часть микроорганизмов, паразитические и насекомоядные растения), поедающих «живую» органику и редуцентов (грибы и бактерии), которые превращают органические остатки в неорганические вещества, возвращая их в круговорот веществ.

Миксотрофы – организмы со смешанным типом питания (сине-зеленые водоросли, растения – паразиты).

Можно выделить несколько критериев любого живого организма (Слайд 1)

 

1. Особенности химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, но их соотношение в живой и неживой материи различно. В живых организмах 98% химического состава приходится на четыре элемента: кислород, водород, углерод, азот, являющиеся основой для всего многообразия органических молекул, составляющих организмы. В живом веществе существует несколько групп органических молекул, характеризующихся специфическими свойствами. Это:

· НК (ДНК и РНК) – обеспечивают явления наследственности, изменчивости и самовоспроизведения;

· белки – основные структурные компоненты клеток, биологические катализаторы – ферменты;

· углеводы – структурно-энергетические компоненты;

· жиры – структурно-энергетические компоненты;

· «малые органические молекулы» – принимают участие в процессах метаболизма.

2. Метаболизм – процесс обмена веществ между организмом и средой, сопровождающийся сложными превращениями веществ в процессе синтеза (ассимиляции, пластического обмена) и распада (диссимиляции, энергетического обмена) внутри организмов. Обмен веществ обеспечивает гомеостаз организма, т.е. относительное постоянство его внутренней среды.

3. Единый принцип структурной организации. Все живые организмы имеют клеточное строение. Клетка является единой для всех обитателей земли структурно-функциональной единицей, а также единицей развития.

4. Репродукция– воспроизведение в виде бесполого или полового размножения особей, благодаря чему последующие поколения сходны с предшествующими. В основе воспроизведения лежат реакции матричного синтеза., т.е. образование новых молекул и структур на основе информации, заложенной в последовательности нуклеотидов ДНК

5. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки и свойства и особенности развития в ряду поколений. Наследственность обусловлена генетическим кодом – специфической последовательностью триплетов нуклеотидов в молекулах ДНК и способностью ДНК к редупликации. Наследственность обеспечивает материальную преемственность информации между организмами в ряду поколений.

6. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства, в основе которой лежат изменения биологических матриц. Изменчивость дает богатый материал для естественного отбора к конкретным условиям существования в природных условиях, что в свою очередь приводит к возникновению новых форм жизни.

7. Рост – увеличение размеров организма, связанное с процессами метаболизма, реализующимися на основании генетической информации в зависимости от условий окружающей среды. Рост сопровождается развитием – необратимым направленным закономерным изменением объекта, в результате чего возникает новое качественное состояние объекта, сопровождающееся изменением состояния или структуры. Индивидуальное развитие организма называется онтогенезом. В его основе лежит постепенная реализация наследственных программ, проявляющихся в индивидуальных свойствах организма. Историческое развитие называется филогенезом. Это необратимое и направленное развитие живой природы, сопровождающееся образованием новых видов и прогрессивным усложнением жизни. Результатом эволюции является все многообразие живых организмов на Земле.

8. Раздражимость – избирательное реагирование на воздействия окружающей среды. Реакция многоклеточных организмов на раздражение, осуществляемая через посредство нервной системы называется рефлексом. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, их реакции выражаются в изменении характера движения или роста и называются таксисами или тропизмами. При их наименовании обычно добавляется название раздражителя. Например: фототаксис – движение в направлении света, хемотаксис – перемещение организма по отношению к концентрации химических веществ. Все таксисы могут быть положительными или отрицательными. Гелиотропизм – рост побега в направлении Солнца, геотропизм – рост корня по направлению к центру Земли. Для растений характерны также настии – движения частей растительного организма. Например – движение листьев, головки подсолнечника в течение светового дня за движением Солнца, закрытие и раскрытие венчика.

9. Дискретность – каждый организм состоит из отдельных изолированных, обособленных, ограниченных в пространстве, но связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство.

10. Авторегуляция – способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность течения физиологических процессов – гомеостаз.

11. Ритмичность – периодические изменения интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов с различными периодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия). Например, суточные, сезонные, приливно-отливные и др. ритмы. Ритмичность направлена на согласование функций организма с окружающей средой, т.е. на приспособление к периодически меняющимся условиям существования.

12. Энергозависимость. Все живые существа являются открытыми системами, т.е. не могут существовать без обмена веществом, энергией и информацией с окружающей средой.

Т.о. организмы в процессе реализации любого из своих свойств взаимодействуют с окружающей средой – средой обитания.

Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания.

Взаимоотношения организмов со средой, в частности адаптации видов к окружающей среде (среда – организм), абиотическим и биотическим факторам среды (организм – фактор) изучает аутэкология, поэтому ее называют факториальная экология. Аутэкологические исследования входят составной частью в биологическую экологию, экологию животных, растений, микроорганизмов, человека.

С позиций аутэкологии среда – комплекс природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. Т.е. это материальные тела, энергия, явления, воздействующие на организм.

Понятие среда включает несколько составляющих:

· Внешняя среда – совокупность сил и явлений природы, ее вещество и пространство, любая антропогенная деятельность, находящаяся вне рассматриваемого объекта или субъекта и необязательно контактирующая с ним.

· Окружающая среда– см. внешняя, но находится в непосредственном контакте с рассматриваемым объектом или субъектом и контактирующая с ним.

· Природная среда– сочетание естественных и измененных деятельностью человека факторов живой и неживой природы, которые проявляют эффект воздействия на организм.

· Среда абиотическая– совокупность сил и явлений природы, происхождение которых не связано с деятельностью живых организмов.

· Среда биотическая– совокупность сил и явлений природы, которые своим происхождением обязаны жизнедеятельности ныне живущих организмов.

· Среда обитания– пространственное понимание среды как непосредственного окружения организмов. К ней относятся только те элементы среды с которым организм непосредственно контактирует. В настоящее время выделяют 4 среды обитания организмов: наземно-воздушная, почвенная, водная, организменная.