| Головна |
| « Попередня | Наступна » | |
ЕКОЛОГІЯ ТА ВЧЕННЯ ПРО БІОСФЕРУ ВІДЗНАКИ РОСЛИН І ТВАРИН |
||
|
Як вважає сучасна біологія, приблизно 1 млрд. років тому відбувся поділ живих істот на два царства - рослин і тварин. Відмінності між ними можна розділити на три групи: 1) за структурою клітин та їх здатності до росту, 2) за способом живлення; 3) по здатності до руху. Віднесення до одного з царств проводиться не за кожною ознакою, а за сукупністю відмінностей. Так корали, молюски, річкова губка - бодяга все життя залишаються нерухомими, і проте, маючи на увазі інші властивості, їх відносять до тварин. Існують комахоїдні рослини, які за способом живлення відносяться до тварин. Виділяють і перехідні типи, як, скажімо, Енгл зелена, яка харчується як рослина, а рухається як тварина. І все ж три відмічені групи відмінностей допомагають у переважній більшості випадків. Кристали ростуть, але не відтворюються; рослини відтворюються, але не рухаються; тварини рухаються і відтворюються. Водночас у рослин деякі клітини зберігають здатність до активного росту протягом усього життя організму. У пластидах - білкових тілах клітин рослин - укладено хлорофіл, що надає рослинам зелене забарвлення. Його наявність пов'язана з основною космічної функцією рослин - уловлюванням і перетворенням сонячної енергії. Ця функція визначає будову рослин. «Світло ліпить форми рослин, як з пластичного матеріалу», - писав австрійський ботанік І.Візнер. За словами В.І.Вернадського, «в біосфері видна нерозривний зв'язок між висвітлюють її світловим сонячним випромінюванням і перебувають в ній зеленим живим світом організованих істот». Найбільше дерево у світі - акація галишні (122 м висоти, 44 м в периметрі). У тварин клітин є центріолі, але немає хлорофілу і клітинної стінки, що заважає зміні форми. Що ж до відмінностей у способі харчування, то більшість рослин необхідні для життя речовини отримує в результаті поглинання мінеральних сполук. Тварини живляться готовими органічними сполуками, які створюють рослини в процесі фотосинтезу. У ході розвитку тваринного світу відбувалася диференціація органів за функціями, які вони виконують, і виникли рухова, травна, дихальна, кровоносна, нервова системи і органи чуття. У XVII-XIX століттях вчені витратили багато зусиль для систематизації усього різноманіття рослинного і тваринного світу. З'явилося напрямок у біології, що отримало назву систематики. Були створені класифікації рослин і тварин відповідно до їх відмінними ознаками. Основною структурною одиницею був покликаний вид, а більш високі рівні склали послідовно рід, загін, клас. На Землі існує 500 тис. видів рослин і 1,5 млн. видів тварин, у тому числі хребетних - 70 тис., птахів - 16 тис., ссавців - 12 540 видів. Детальна систематизація різних форм життя створила передумови для вивчення живої речовини як цілого, що вперше здійснив видатний російський учений Вернадський у своєму вченні про біосферу. ВЧЕННЯ ВЕРНАДСЬКОГО Про БИОСФЕРЕ Існують два основних визначення поняття «біосфера», одне з яких відомо з часу 31 появи в науці даного терміну. Це розуміння біосфери як сукупності всіх живих організмів на Землі. В. І. Вернадський, який вивчав взаємодію живих і неживих систем, висунув принцип нерозривному зв'язку живого і неживого, переосмисливши поняття біосфери. Він розумів біосферу як сферу єдності живого і неживого. Таке тлумачення визначило погляд Вернадського на проблему походження життя на Землі. Розглядалися наступні варіанти: 1) життя виникло до утворення Землі і була занесена на неї; 2) життя зародилося після утворення Землі; 3) життя зародилося разом з формуванням Землі. Вернадський дотримувався останньої з цих точок зору і вважав, що немає переконливих наукових даних про те, що живе коли-небудь не існувало на нашій планеті. Іншими словами, біосфера була на Землі завжди. Під біосферою, таким чином, Вернадський розумів тонку оболонку Землі, в якій всі процеси протікають під прямим впливом живих організмів. Біосфера розташовується на стику літосфери, гідросфери та атмосфери, розташовуючись в діапазоні від 10 км углиб Землі до 33 км над Землею. Створивши біогеохімію, що вивчає розподіл хімічних елементів по поверхні планети, Вернадський прийшов до висновку, що немає практично жодного елемента таблиці Менделєєва, яка не включався б в живу речовину. Вернадський підкреслював також важливе значення енергії і називав живі організми механізмами перетворення енергії. ЕМПІРИЧНІ УЗАГАЛЬНЕННЯ ВЕРНАДСЬКОГО 1. Першим висновком з вчення про біосферу є принцип цілісності біосфери. «Можна говорити про всю 32 життя, про всім живу речовину, як про єдине ціле в механізмі біосфери». Будова Землі, за Вернадським, є узгоджений у своїх частинах механізм. «Твари Землі є створенням складного космічного процесу, необхідною і закономірною частиною стрункого космічного механізму» 3. Вузькі межі існування життя - фізичні постійні, рівні радіації і т.п. - Підтверджують це. Які константи маються на увазі? Гравітаційна постійна, або константа всесвітнього тяжіння, визначає розміри зірок, температуру і тиск в них, впливають на хід реакцій. Якщо вона буде трохи менше, зірки стануть недостатньо гарячими для протікання в них ядерних реакцій; якщо трохи більше, зірки перевершать «критичну масу» і звернуться в чорні діри, випавши тим самим з кругообігу матерії. 2. З принципом цілісності біосфери і нерозривному зв'язку в ній живих і відсталих компонентів пов'язаний принцип гармонії біосфери та її організованості. У біосфері, за Вернадським, «все враховується і всі пристосовується з тією ж точністю, з тією ж механичностью і з тим же підпорядкуванням мірою і гармонії, яку ми бачимо в струнких рухах небесних світил і починаємо бачити в системах атомів речовини і атомів енергії». 33 3. Роль живого в еволюції Землі. «На земній поверхні немає хімічної сили, більш постійно діючої, а тому і більш могутньою по своїм кінцевим наслідків, ніж живі організми, взяті в цілому ... Всі мінерали верхніх частин земної кори - вільні алюмокремневие кислоти (глини), карбонати (вапняків і доломіт), гідрати окису Бе і А1 (бурі залізняки і боксити) і багато сотень інших - безупинно створюються в ній тільки під впливом життя »5. Лик Землі як небесного тіла, укладає Вернадський, фактично сформований життям. 4. Космічна роль біосфери в трансформації енергії. «Можна розглядати всю цю частину живої природи як подальший розвиток одного і того ж процесу перетворення сонячної світлової енергії в дієву енергію Землі» 6. 5. Космічна енергія викликає тиск життя, яке досягається розмноженням. Розмноження організмів зменшується у міру збільшення їх кількості. Дрібні організми розмножуються набагато швидше, ніж великі. 6. Розтікання життя є прояв її геохімічної енергії. Жива речовина, подібно до газу, розтікається по земній поверхні у відповідності з правилом інерції. Швидкість передачі життя залежить від щільності живої речовини. 7. Поняття автотрофности. Автотрофними називають організми, які беруть всі потрібні їм для життя хімічні елементи в біосфері з навколишнього їх відсталої матерії і не вимагають для побудови свого тіла готових сполук іншого організму. Поле існування цих зелених автотрофніорганізмів визначається насамперед областю проникнення сонячних променів. 34 8. Форми знаходження хімічних елементів: 1) гірські породи та мінерали, 2) магми, 3) розсіяні елементи; 4) жива речовина. Закон ощадливості у використанні живою речовиною простих хімічних тел: раз увійшов елемент проходить довгий ряд станів і організм вводить в себе тільки необхідну кількість елементів. 9. Життя цілком визначається полем стійкості зеленої рослинності. Межі життя визначаються зрештою фізико-хімічними властивостями сполук, що будують організм, їх незруйновністю в певних умовах середовища. Максимальне поле життя визначається крайніми межами виживання організмів. Верхня межа життя обумовлюється променистою енергією, присутність якої виключає життя і від якої охороняє озоновий щит. Нижня межа пов'язаний з досягненням високої температури. Інтервал в 433 ° (від - 252 ° до + 180 °) є граничним тепловим полем. 10. Біосфера в основних своїх рисах представляє один і той же хімічний апарат з найдавніших геологічних періодів. Життя залишалася протягом геологічного часу постійною, змінювалася тільки її форма. Само жива речовина не є випадковим створенням. 11. Всюдность життя в біосфері. Життя поступово, повільно пристосовуючись, захопила біосферу і захоплення цей не закінчився. Поле стійкості життя є результат пристосованості в ході часу. 12. Сталість кількості живого речовини в біосфері. Кількість вільного кисню в атмосфері того ж порядку, що і кількість вільного живої речовини (1,5 х 1021 г і 1020 - 1021 г). Швидкість передачі життя не може перейти межі, 35 порушують властивості газів. Йде боротьба за потрібний газ. 13. Будь-яка система досягає стійкої рівноваги, коли її вільна енергія дорівнює або наближається до нуля, тобто коли вся можлива в умовах системи робота проведена. Поняття стійкої рівноваги є виключно важливим, і ми до нього повернемося пізніше. Російські вчені зробили великий внесок у розвиток біології в XX столітті. Перші моделі походження життя створені А.И.Опарина. Вернадський був учнем видатного грунтознавця В.ВДокучаева, який створив вчення про грунт як своєрідної оболонці Землі, що є єдиним цілим, що включає в себе живі і неживі тіла. По суті, вчення про біосферу було продовженням і поширенням ідей Докучаєва на більш широку сферу реальності. Надалі розвиток біології в цьому напрямку привело до створення однієї з основних наук другої половини XX століття - екології. ЕКОЛОГІЯ У буквальному сенсі слово «екологія» означає науку про «домі» (від грец. «Ойкос» - житло, місцепроживання). Як що входить в біологічний цикл екологія - наука про местообитании живих істот, їх взаємовідносини з навколишнім середовищем. Екологія вивчає організацію та функціонування надорганізменних систем різних рівнів: популяцій, спільнот, екосистем. Термін «екологія» запропонував німецький зоолог Е. Геккель в 1866 році, але справжнього розквіту ця наука досягла в XX столітті, і її розвиток далеко не закінчено. Якщо вчення про біосферу відразу підняло біологію з рівня окремих видів до цілісності вищого порядку, то екологія вивчає різні рівні 36 цілісності , проміжні між організменних і глобальним. Основні поняття екології - популяція, місцепроживання, екологічна ніша. Популяцією називається група організмів, що відносяться до одного або близьким видам і займає певну область, звану місцеперебуванням. Сукупність умов, необхідних для існування популяції, носить назву екологічної ніші. Екологічна ніша визначає положення виду в ланцюгах харчування. Залежно від характеру харчування будується піраміда харчування, що складається з декількох трофічних рівнів. Нижчий займають автотрофні організми, що живляться неорганічними сполуками, насамперед рослини. На більш високому рівні розташовуються гетеротрофні організми, які використовують у пишу біомасу рослин. Потім йдуть гетеротрофи другого порядку, що харчуються гетеротрофами першого порядку, тобто травоїдними тваринами і т.д. Піраміда харчування пов'язана з кругообігом речовини в біосфері, який виглядає наступним чином: рослини бактерії і гриби, які розкладають органічні сполуки первинні споживачі вторинні споживачі Один з найважливіших принципів екології - принцип стійкості, відповідно до якого чим 37 більше трофічних рівнів і чим вони різноманітніші, тим стійкіше біосфера. Екологія показала також, що живий світ - не сукупність живих істот, а єдина система, зцементована безліччю ланцюжків харчування та інших взаємозалежностей. Якщо навіть невелика частина його загине, загине і все інше. Водночас, як писав Н. Вінер, «співтовариство тягнеться лише до тієї межі, до якого тягнеться дійсна передача інформації» 7. До важливих висновків екології можна віднести наступні, що відзначалися ще Вернадським. 1. Кожен організм може існувати тільки за умови постійної тісному зв'язку з середовищем, тобто з іншими організмами і неживою природою. 2. Життя з усіма її проявами справила глибокі зміни на нашій планеті. Вдосконалюючись в процесі еволюції, живі організми все ширше поширювалися по планеті, стимулюючи перерозподіл енергії і речовин. 3. Розміри популяції зростають до тих пір, поки середовище може витримувати їх подальше збільшення, після чого досягається рівновага. Чисельність коливається поблизу рівноважного рівня. Принцип рівноваги грає в живій природі величезну роль. Рівновага існує між видами і зміщення його в одну сторону, скажімо, знищення хижаків, може призвести до зникнення жертв, у яких не вистачатиме їжі. Природне рівновага існує і між організмом і навколишнім його неживої середовищем. Великебезліч рівноваг підтримують загальну рівновагу в природі. Рівновага в живій природі не статично, як рівновага кристала, а динамічно, представляючи собою рух навколо точки стійкості. Якщо ця точка не змінюється, то такий стан називається гомеостазом 38 («Гомео» - той же, «стасис» - стан). Гомеостаз - механізм, за допомогою якого живий організм підтримує параметри свого внутрішнього середовища, протидіючи зовнішніх впливів, на такому постійному рівні, який забезпечує нормальне життя. Кров'яний тиск, частота пульсу, температура тіла - все це обумовлено гомеостатичними механізмами, які працюють настільки добре, що ми зазвичай їх не помічаємо. У межах «гомеостатичного плато» діє негативний зворотний зв'язок, за межами його - позитивний зворотний зв'язок, і система гине. В екосистемах необхідний період еволюційного пристосування до умов середовища, який називається адаптацією. Тільки після нього встановлюється надійний гомеостатический контроль. Адаптація організму може бути структурної, фізіологічної та поведінкової. До структурної відноситься зміна забарвлення, будови тіла, органів і т.д. (Наприклад, метелики під впливом фабричного диму зі світлих стають темними). До фізіологічної відноситься, скажімо, поява слуховий камери у кажана, що дозволяє мати ідеальний слух. Приклад поведінкової адаптації демонструє метелик зі смугастими крилами, яка сідає на смугасті листя лілій так, щоб його смужки були паралельні смужках на листках. Механізм, відповідальний за еволюцію живої природи, отримав назву гомеореза. Він дає можливість як би перескакувати з одного стійкого стану на інше через нерівноважні точки (як би «з купини на купину»), тим самим виявляючи таку відмінну особливість живих тіл, як їх здатність підтримувати стійко нерівноважний стан. За визначенням Е. Шредінгера, «життя - 39 це впорядковане й закономірне поведінка матерії, що грунтується не тільки на одній тенденції переходити від впорядкованості до невпорядкованості, а й частково на існуванні впорядкованості, яка підтримується весь час ». Засобом, за допомогою якого організм підтримує себе постійно на досить високому рівні впорядкованості (одно на досить низькому рівні ентропії), є енергія, що отримується організмом з навколишнього середовища з продуктами харчування.
|
||
| « Попередня | Наступна » | |
|
|
||
Інформація, релевантна "Екологія і вчення про біосферу ВІДЗНАКИ РОСЛИН і тварин" |
||
|
||