Биологические системы

Система - это совокупность компонентов, находящихся во взаимодействии и образующих единое целое.

Типы биологических систем:

Открытые и закрытые (для энергии, информации, веществ)

Живые (биологические, социальные) и неживые (химические, физические)

Высокоупорядоченные (организмы) и с низкой упорядоченностью (кристаллы)

Саморегулирующиеся (организмы) и с внешней регуляцией (химические реакции)

Общие признаки систем: любая система состоит из элементов, частей (подсистем) и имеет определенную структуру.

Свойства систем: целостность (подчиненность компонентов общей цели); взаимосвязанность (изменение одного компонента приводит к изменению других); иерархичность (система может быть частью другой более крупной системы).

Принципы организации биологических систем

1. Открытость - биологические системы открыты для поступления в них веществ, энергии и информации.
2. Высокая упорядоченность - согласованность между образующими систему компонентами; эффективное использование поступающей энергии.
3. Оптимальность конструкции - наиболее удачные сочетания элементов и частей; биологические системы включают наиболее легкие химические элементы; экономия строительного материала, минимизация живого вещества.
4. Управляемость - переход из одного состояния в другое.
5. Иерархичность - взаимная соподчиненность элементов и частей.

Уровни организации живой материи

Молекулярный уровень

Определяется химическим составом живых систем (органические и неорганические молекулы и их комплексы), биохимическими процессами - обменом веществ и превращением энергии, хранением и передачей наследственной информации. На этом уровне проходит граница между живой и неживой природой.

Система: биополимеры - белки, нуклеиновые кислоты.

Процессы: передача генетической информации - репликация, транскрипция, трансляция.

Органоидно-клеточный уровень

Обусловлен строением и функционированием клеток, их дифференциацией и специализацией в процессе развития и механизмами деления. Неклеточных форм жизни нет, а вирусы могут проявлять свойства живых систем только внутри живых клеток.

Система: клетка.

Процессы: клеточный метаболизм, жизненные циклы и деление, которые регулируются белками-ферментами.

Тканевый уровень

Обусловлен совокупностью клеток, сходных по строению и объединенных выполнением общей функции.

Система: ткань.

Процессы: процессы взаимодействия клеток в многоклеточном организме.

Органный уровень

Обусловлен строением и жизнедеятельностью нескольких типов тканей, которые образуют отдельные органы.

Система: орган.

Процессы: процессы взаимодействия органов и систем органов.

Организменный уровень

Определяется особенностями строения и функционирования отдельных особей, механизмами согласованной работы органов и систем органов, реакциями на меняющиеся условия среды.

Система: организм.

Процессы: онтогенез, метаболизм, гомеостаз, размножение.

Популяционно-видовой уровень

Определяется взаимоотношениями между организмами одной популяции, между организмами и их средой обитания.

Система: популяция, вид.

Процессы: изменение генофонда, элементарные эволюционные изменения.

Биогеоценотический (экосистемный) уровень

Определяется взаимоотношениями между организмами разных видов и различной сложности организации.

Система: биогеоценоз (экосистема).

Процессы: круговорот веществ и превращение энергии в биогеоценозе (экосистеме), пищевые цепи и сети.

Биосферный уровень

Определяется взаимоотношениями между различными экосистемами (биогеоценозами), круговоротом веществ и превращением энергии.

Система: Биосфера.

Процессы: круговорот веществ и превращение энергии.

Основные свойства живых систем

1. Единство химического состава

Живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и тела неживой природы, только в разном соотношении - 98% химического состава живых организмов приходится на углерод, кислород, водород и азот.

2. Обмен веществ

Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, при этом они поглощают необходимые вещества и выделяют продукты жизнедеятельности. Обмен веществ обеспечивает гомеостаз - постоянство физико-химического состава организма и всех его частей. Обмен веществ происходит и в неживой природе, однако при этом происходит их перемещение (смыв почвы) или изменение только их агрегатного состояния (испарение воды), а при биологическом обмене веществ - их превращение.

3. Самовоспроизведение (репродукция)

Живые организмы способны воспроизводить себе подобных. В основе этого свойства лежит образование новых молекул и структур на основе информации, хранящейся в ДНК. Благодаря самовоспроизведению не только целые организмы, но и клетки, органоиды клеток после деления идентичны своим предшественникам.

4. Наследственность

Способность организмов сохранять и передавать из поколения в поколение признаки, свойства, особенности, т.е. обеспечивать преемственность поколений.

5. Изменчивость

Способность организмов в течение жизни приобретать новые признаки и свойства, в основе которого лежит процесс изменения молекул ДНК. Это свойство поставляет материал для естественного отбора.

6. Развитие и рост

Развитие - всеобщее свойство материи - необратимое направленное закономерное изменение живых и неживых систем, в результате которого появляются качественно новые состояния систем. Развитие живых систем представлено индивидуальным развитием (онтогенез) и историческим развитием видов (филогенез). Развитие сопровождается ростом - увеличением размеров, массы и объема организма.

7. Раздражимость

Способность организмов избирательно реагировать на внешние воздействия окружающей среды. Изменение условий окружающей среды по отношению к организму - раздражение, а реакция организма на внешние раздражители - раздражимость - показатель чувствительности организма к раздражителям. У растений - тропизмы (изменение характера роста): геотропизм, гелиотропизм, аэротропизм, реотропизм, термотропизм, фототропизм - и настии (движение отдельных частей растительного организма): движение листьев к свету; у простейших животных - таксисы (изменение характера движения): хемотаксис, фототаксис, аэротаксис, геотаксис, реотаксис, термотаксис; у многоклеточных животных - рефлекс (ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая и контролируемая нервной системой).

8. Дискретность и целостность

Каждый организм (биологическая система) состоит из обособленных, отграниченных в пространстве элементов, которые между собой тесно связаны и взаимодействуют, то есть являются структурно и функционально едиными.

9. Саморегуляция

Способность живых организмов поддерживать постоянство физико-химического состава, интенсивность физиологических процессов в меняющихся условиях окружающей среды. Недостаток питательных веществ мобилизует внутренние ресурсы организма, а избыток вызывает прекращение их синтеза.

10. Ритмичность

Изменения интенсивности физиологических процессов и функций с различными периодами колебаний (суточные, сезонные ритмы). Ритмичность обеспечивает приспособление организмов к периодически изменяющимся условиям существования.

11. Энергозависимость

Живые организмы - это открытые системы, которые являются устойчивыми только при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне.

12. Самообновление

Способность восстанавливать макромолекулы, органоиды и клетки при постепенном их разрушении.

13. Иерархичность

Все живое, от биополимеров до биосферы, находится в определенной соподчиненности, и функционирование менее сложных биологических систем делает возможным существование более сложных биологических систем.

Кириленко А. А. Биология. ЕГЭ. Раздел «Молекулярная биология». Теория, тренировочные задания. 2017.

Под средой обитания понимают пространство, используемое живыми организмами для существования. Таким образом, тема имеет прямое отношение к вопросу о жизнедеятельности любого существа. Существует четыре типа сред обитания, кроме того, присутствуют разнообразные факторы, преобразующие внешнее влияние, поэтому их также необходимо рассматривать.

Определение

Итак, что же такое среда обитания животных? Определение появилось еще в девятнадцатом веке - в работах русского физиолога Сеченова. Каждый живой организм постоянно взаимодействует с окружающими явлениями, которые было решено называть средой. Ее роль имеет двойственную природу. С одной стороны, все жизненные процессы организмов связаны с ней напрямую - так животные получают пищу, на них влияют климат, С другой, их существование оказывает не меньшее влияние на среду, во многом определяя ее. Растения поддерживают баланс кислорода и затеняют почву, животные делают ее более рыхлой. Практически любое изменение вызывают живые организмы. Среда обитания нуждается в комплексном изучении каждым, кто хочет иметь представление о биологии. Важно также знать, что некоторые существа могут жить в разных условиях. Земноводные рождаются в водной среде, а зимуют и питаются нередко на суше. Жуки, живущие в воздухе, часто нуждаются в почве или воде для размножения.

Вода

Водная среда - это совокупность всех океанов, морей, ледников и континентальных вод нашей планеты, так называемая гидросфера, кроме того, иногда в нее включают также снега Антарктики, атмосферные жидкости и те, что содержатся в организмах. Она занимает более семидесяти процентов поверхности с основной массой в океанах и морях. Вода является неотъемлемой частью биосферы, причем не только водоемов, но и воздуха, и почвы. Любому организму она необходима для выживания. Более того, именно вода отличает Землю от соседних планет. Кроме того, она сыграла ключевую роль в развитии жизни. Она аккумулирует органические и неорганические вещества, переносит тепло, формирует климат и содержится как в животных, так и растительных клетках. Именно поэтому водная среда - одна из наиболее важных.

Воздух

Смесь газов, образующая атмосферу Земли, играет важнейшую роль для всех живых организмов. Воздушная среда обитания направляла эволюцию, так как кислород формирует высокий метаболизм, что определяет структуру органов дыхания и системы водно-солевого обмена. Плотность, состав, влажность - все это имеет серьезное значение для планеты. Кислород образовался два миллиарда лет назад в процессе вулканической деятельности, после чего его доля в воздухе стабильно увеличивалась. Современная среда обитания человека отличается 21%-м содержанием этого элемента. Важной ее частью также является озоновый слой, который не позволяет ультрафиолетовой радиации добраться до поверхности Земли. Без нее жизнь на планете могла бы быть уничтожена. Сейчас безопасная среда обитания человека находится под угрозой - озоновый слой разрушается из-за негативных экологических процессов. Это приводит к необходимости сознательного поведения и постоянного выбора лучших не только для людей, но и для Земли решений.

Почва

В земле обитают многие живые организмы. Среда обитания также используется растениями, которые служат пищей для большинства живых существ планеты. Невозможно однозначно определить, является ли почва неживым образованием, поэтому ее называют биокосным телом. Согласно определению, это вещество, которое переработано в процессе жизнедеятельности организмов. Почвенная среда обитания состоит из твердой массы, включающей песок, глину, илистые частицы; жидкой составляющей; газообразной - это воздух; живой - это существа, ее населяющие, всевозможные микроорганизмы, беспозвоночные, бактерии, грибы, насекомые. На каждом гектаре земли проживает пять тонн таких форм. Почвенная среда обитания является промежуточной между водной и наземно-воздушной, поэтому и обитающие в ней организмы часто отличаются комбинированным типом дыхания. Встретить таких существ можно даже на внушительной глубине.

Взаимодействие организмов и среды

Каждое существо отличается от присутствием обмена веществ и клеточной организации. Взаимодействие со средой происходит постоянно и должно изучаться комплексно в силу сложности процессов. Каждый организм напрямую зависит от происходящего вокруг. Наземно-воздушная среда обитания человека влияет на него осадками, почвенными условиями и диапазоном температур. Некоторые из процессов полезны для организма, некоторые безразличны, а другие приносят вред. У каждого есть отдельное определение. Например, гомеостаз - постоянство внутренней системы, которым отличаются живые организмы. Среда обитания может меняться, что требует адаптации - движений, роста, развития. Метаболизм - обмен веществ, сопровождающийся химическими реакциями, например дыханием. Хемосинтезом называют процесс создания органики из соединений серы или азота. Наконец, стоит запомнить определение онтогенеза. Это совокупность преобразований организма, на которые влияют все факторы среды обитания за весь период его существования.

Экологические факторы

Для лучшего понимания биологических процессов необходимо также изучить это определение. являются комплексом окружающих условий, которые воздействуют на живой организм. Они подразделяются согласно сложной классификации на несколько видов. Приспособление к ним организма называют адаптацией, а его внешний облик, отражающий факторы среды обитания, носит наименование жизненной формы.

Биогенные вещества

Это один из видов экологических факторов, влияющих на живые организмы. Среда обитания содержит соли и элементы, поступающие с водой и пищей. Биогенными из них являются те, которые в больших количествах необходимы для организма. Например, это фосфор, важный для образования протоплазмы, и азот, основа для белковых молекул. Источником первого являются отмершие организмы и горные породы, а второго - атмосферный воздух. Недостаток фосфора влияет на существование почти так же остро, как отсутствие воды. Немного уступают по значению такие элементы, как кальций, калий, магний и сера. Первый необходим для раковин и костей. Калий обеспечивает работу нервной системы и рост растений. Магний входит в молекулы хлорофилла и рибосом, а сера - в состав аминокислот и витаминов.

Абиотические факторы среды

Есть и другие процессы, воздействующие на живые организмы. Среда обитания включает такие факторы, как свет, климат и подобные, являющиеся по определению абиотическими. Без них невозможны процессы дыхания и фотосинтеза, обмен веществ, сезонные перелеты, размножение многих животных. В первую очередь, важен свет. Учитываются его длина, интенсивность и продолжительность воздействия. По отношению к нему выделяется целая классификация, которую изучает биология. Среда обитания, наполненная светом, нужна гелиофитам - луговым и степным злакам, сорнякам, растениям тундры. Сциофитам необходимы тень, они предпочитают жить под пологом леса - это лесные травы. Факультативные гелиофиты могут адаптироваться к любым условиям: к такому классу относятся деревья, земляника, герань. Не менее важным фактором является температура. У каждого организма есть определенный диапазон, комфортный для жизнедеятельности. Вода, присутствие химикатов в почве и даже пожары - все это тоже касается абиотической сферы.

Биотические факторы

Антропогенный фактор

Водная, воздушная или наземная среда обитания всегда связаны с деятельностью человека. Люди интенсивно изменяют окружающий их мир, сильно влияя на его процессы. К антропогенным факторам можно отнести каждое воздействие на организмы, ландшафт или биосферу. Оно может быть прямым, если направлено на живых существ: например неправильные охота и рыболовство подрывают численность некоторых видов. Другим вариантом является косвенное воздействие, когда человек меняет ландшафт, климат, состояние воздуха и воды, строение почвы. Сознательно или бессознательно, но человек уничтожает многие виды животных или растений, при этом культивируя другие. Так появляется новая среда. Существуют также случайные виды воздействия, например внезапный завоз чуждых организмов с грузом, неправильное осушение болот, создание плотин, распространение вредителей. Впрочем, некоторые существа вымирают и без всякого участия человека, поэтому обвинять людей во всех экологических проблемах просто несправедливо.

Лимитирующие факторы

Всевозможное влияние, оказываемое на организмы со всех сторон, проявляется в разной степени. Иногда ключевыми оказываются вещества, которые требуются в минимальном количестве. Соответственно этому был разработан Он предполагает, что самым слабым звеном в цепи потребностей организма считается его выносливость в целом. Таким образом, если в почве есть все элементы, кроме одного, необходимого для роста - урожай будет плохим. Если добавить лишь недостающий, оставив все прочие в прежнем количестве - он станет лучше. Если же добавлять все остальные, не исправляя нехватку, никаких изменений не произойдет. Недостающий элемент в такой ситуации и будет лимитирующим фактором. Впрочем, стоит учитывать и максимум воздействия. Его описывает закон толерантности Шелфорда, предполагающий, что есть лишь определенный диапазон, в котором фактор может оставаться благотворным для организма, в избытке же он становится вредоносным. Идеальные условия называются зоной оптимума, а отклонения от нормы - угнетения. Максимумы и минимумы воздействий носят наименование критических точек, за которыми существование организма попросту невозможно. Степени толерантности к тем или иным условиям различны для каждого живого существа и позволяют относить их к более или менее выносливым разновидностям.

Кровь является основной филогенетической средой организма, проведя генетический анализ которой можно получить сведения как об онтогенезе одного человека, так и о филогенезе всего человечества.

Эта жидкость всегда таила в себе множество загадок для науки, вызывала подлинный интерес к своим скрытым природным свойствам, но на протяжении долгого времени, загадка все же оставалась загадкой. Однако современные научные исследования этой биологической среды, позволили учёным сделать потрясающее открытие, согласно которому выяснилось, что кровь реагирует не только на химическое и биологическое воздействие, но и на информационное. Такой формой воздействия непременно является вся сфера деятельности человека, его увлечения интересы и потребности.

Научные факты свидетельствуют, что любая форма информационного воздействия отражается на изменении химического состава крови, в особенности, если это вторжение в духовный мир личности.

Существует не мало фактов описывающих серьёзные патологии крови, вызванные воздействием гипнотизеров, экстрасенсов, всевозможных оккультных лекарей. Все случаи подобной формы воздействия имели своё отрицательное последствие отразившиеся и на психическом здоровье личности, и на биологическом. Чаще всего приходилось сталкиваться с внезапно начавшейся лейкемией, белокровием и другими патологиями, природу возникновения которых медицина полностью объяснить не смогла. Почему же так происходит? Оказывается и у этого вопроса есть серьёзное научное обоснование.

Согласно научным сведениям вода – это основа химического состава любой биологической среды. Человек состоит из воды на 69%, а вода согласно проведенным исследованиям имеет память. Благодаря особой Форме кристаллической решётки вода способна запоминать всю информацию о происходящих событиях, обмениваясь ей с окружающим миром. Её удивительные свойства были замечены ещё в VII веке. Вода используется практически во всех таинствах Русской Православной церкви, являясь серьёзным целительным средством, способным накапливать в себе чудодейственные слова молитвы и оказывать воздействие на духовный мир человека. Наблюдения показали, что каждое слово и даже мысль программируют воду. Немало важно заметить, что информация, которую вода человеческого организма получает, может быть записана на уровне ДНК. Сцены насилия, убийств регулярно транслирующих по телевизору также, несмотря на психологическую установку ненатуральности этих действий, оказывают губительное информационное воздействие на воду, которая становится источником разрушения здоровья во всех сферах здоровья личности. В особенности вода способна кодироваться духовной информацией. Подобно тому, как молитва Православного священника наделяет воду целительными свойствами, так и негативное духовное воздействие на воду в виде заклинаний, заговоров, проклятий также сообщает воде негативную информацию, наделяя её отрицательными свойствами. Наблюдения учёных выявили весьма интересный факт: вода реагирует не только на информацию речевого или музыкального содержания, но и на образную невербальную. Японский исследователь Ямото – Массари проводя опыты над водой установил, что последняя изменяет, свои физико-химические свойства от информации представленной в виде образов, содержание которых выражает разные чувства. Слова любви, благодарности, ненависти были написаны на бумаге и приклеены на стенке стеклянной банки.

На утро учёный через особый микроскоп обнаружил удивительные изменения, произошедшие в молекулярной структуре воды. Вода, которой была сообщена информация в виде слов любви и благодарности была прекрасно сформирована геометрически, но жидкость, которой была передана негативная информационное содержание имела, уродливую несформированную структуру, а исследование её физико-химических свойств установило, что её употребление во внутрь окажет разрушительное действие на человеческий организм. То же, самое было проведено с музыкой. Под воздействием классической музыки кристаллическая решётка воды принимала разнообразные прекрасно сформированные геометрические фигуры, молекулярная структуры воды, прослушавшей звучание хард – рока, рок-н-ролла принимала уродливые формы, в ней всё свидетельствовало о впитанном негативе.

Вода входит в состав всех биологических сред человека таких как: кровь, слюна, лимфа, межклеточное вещество, желчь, желудочный сок и т.д. Учитывая факт наличия памяти воды нетрудно себе представить, сколько негативной информации ежедневно кодируют все эти вещества. Не вызывает никаких сомнений, что результатом действия именно этого свойства воды вызвано так много казалось бы необъяснимых заболеваний, которые принимают всё более изощрённые порой не поддающиеся медицинским исследованиям формы.

Необходимо сделать правильный вывод в отношении само программирования. Оно происходит совершенно незаметно, однако, когда даёт о себе знать бывает уже поздно. В этом отношении хорошая рекомендация: важно избегать любой конфликтной ситуации, которую возможно предотвратить, стараться не находится в местах где употребляют не цензурную лексику, просматривают художественные фильмы, в которых представлены сцены насилия, убийств и т.д. Так как всё это оказывает программирующие действие, полностью отравляя информационными нечистотами водную биологическую среду организма и в первую очередь – кровь. Важно знать, что проникновение в Таины неопознанного в виде посещения кабинета экстрасенса, гипнотизера, любого представителя оккультной деятельности наносит сильнейший вред человеческому здоровью на всех уровнях: подавляется воля, нарушается течение процессов высшей нервной деятельности, появляются психологические патологии, отравляется кровь. Не надо забывать, что не только слова, но даже мысли и чувства способны программировать биологические среды человеческого организма. Важно, что бы Вы чётко осознавали информация, какого содержания внедряется в Ваш организм: лечит она его или отравляет, какие последствия могут быть результатом новых неизведанных оккультных знаний, полезно ли это для души и тела.

Структура классической биоэкологии включает:

• аутэкологию (экологию отдельных организмов),

• демэкологию (экологию популяций и видов),

• синэкологию (экологию сообществ организмов).

В экологии выделяют также:

• экологию различных систематических групп (экология грибов, растений, млекопитающих и т. д.),
• сред жизни (суши, почвы, моря и т. п.),
• эволюционную экологию (связь эволюции видов и сопутствующих экологических условий),
• ряд прикладных направлений (медицинская, сельскохозяйственная экология, эколого-экономические науки).

Среда жизни - это часть природы, в которой живут организмы:

• вода,
• воздух,
• почва,
• организм.

Водная среда жизни.

Вода - первичная среда для живых существ, поскольку именно в ней зародилась жизнь. Большинство организмов не способны к активной жизнедеятельности без поступления воды в организм или по крайней мере без сохранения определенного содержания жидкости внутри организма. Внутренняя среда организма, в которой происходят основные физиологические процессы, очевидно, по-прежнему сохраняет черты той среды, в которой происходила эволюция первых организмов. Так, содержание солей в крови человека (поддерживаемое на относительно постоянном уровне) близко к таковому в океанической воде. Свойства водной океанической среды во многом определили химико-физическую эволюцию всех форм жизни. Главной отличительной особенностью водной среды является ее относительная стабильность (амплитуда сезонных или суточных колебаний температуры в водной среде намного меньше, чем в наземно-воздушной). Рельеф дна, различие условий на разных глубинах, наличие коралловых рифов и прочее создают разнообразие условий в водной среде.

Особенности водной среды проистекают из физико-химических свойств воды. Так, большое экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды. Удельная масса воды соизмерима с таковой у тела живых организмов. Плотность воды примерно в 1000 раз выше плотности воздуха. Поэтому водные организмы (особенно активно движущиеся) сталкиваются с большой силой гидродинамического сопротивления. Эволюция многих групп водных животных по этой причине шла в направлении формирования формы тела и типов движения, снижающих лобовое сопротивление, что приводило к снижению энергозатрат на плавание. Так, обтекаемая форма тела встречается у представителей различных групп организмов, обитающих в воде, - дельфинов (млекопитающих), костистых и хрящевых рыб.

Высокая плотность воды является также причиной того, что механические колебания (вибрации) хорошо распространяются в водной среде. Это имело важное значение в эволюции органов чувств, ориентации в пространстве и коммуникации между водными обитателями. Вчетверо большая, чем в воздухе, скорость звука в водной среде определяет более высокую частоту эхолокационных сигналов.

В связи с высокой плотностью водной среды ее обитатели лишены обязательной связи с субстратом, которая характерна для наземных форм и связана с силами гравитации. Поэтому есть целая группа водных организмов (как растений, так и животных), существующих без обязательной связи с дном или другим субстратом, «парящих» в водной толще. Электропроводность открыла возможность эволюционного формирования электрических органов чувств, обороны и нападения.

Наземно-воздушная среда жизни характеризуется огромным разнообразием условий существования, экологических ниш и заселяющих их организмов. Важно отметить, что организмы играют первостепенную роль в формировании условий наземно-воздушной среды жизни, и прежде всего газового состава атмосферы. Практически весь кислород земной атмосферы имеет биогенное происхождение.

Основными особенностями наземно-воздушной среды являются большая амплитуда изменения экологических факторов, неоднородность среды, действие сил земного тяготения, низкая плотность воздуха. Комплекс физико-географических и климатических факторов, свойственных определенной природной зоне, приводит к эволюционному становлению морфофизиологических адаптации организмов к жизни в этих условиях, многообразию форм жизни.

Атмосферный воздух отличается низкой и изменчивой влажностью. Это обстоятельство во многом лимитировало (ограничивало) возможности освоения наземно-воздушной среды, а также направляло эволюцию водно-солевого обмена и структуры органов дыхания.

Почва как среда жизни является результатом деятельности живых организмов. Заселявшие наземно-воздушную среду организмы приводили к возникновению почвы как уникальной среды обитания. Почва представляет собой сложную систему , включающую твердую фазу (минеральные частицы), жидкую (почвенная влага) и газообразную. Соотношение этих трех фаз и определяет особенности почвы как среды жизни. Важной особенностью почвы является также наличие определенного количества органического вещества. Оно образуется в результате отмирания организмов и входит в состав их экскретов (выделений).

Условия почвенной среды обитания определяют такие свойства почвы, как аэрация (т. е. насыщенность воздухом), влажность (присутствие влаги), теплоемкость и термический режим (суточный, сезонный, разногодичный ход температур). Термический режим по сравнению с наземно-воздушной средой более консервативный, особенно на большой глубине. В целом почва отличается довольно устойчивыми условиями жизни. Вертикальные различия характерны и для других свойств почвы, например, проникновение света зависит от глубины.

Почвенная среда занимает промежуточное положение между водной и наземно-воздушной средами. В почве возможно обитание организмов, обладающих как водным, так и воздушным типом дыхания. Вертикальный градиент проникновения света в почве еще более выражен, чем в воде. Микроорганизмы встречаются по всей толще почвы, а растения (в первую очередь корневые системы) связаны с наружными горизонтами. Для почвенных организмов характерны специфические органы и типы движения (роющие конечности у млекопитающих; способность к изменению толщины тела; наличие специализированных головных капсул у некоторых видов); формы тела; прочные и гибкие покровы; редукция глаз и исчезновение пигментов. Среди почвенных обитателей широко развита сапрофагия - поедание трупов других животных, гниющих остатков и т. д.

Экологические факторы - элементы среды, оказывающие влияние на организмы, в ответ на которые организмы реагируют приспособительными реакциями.

По природе различают :

- неорганические, или абиотические факторы : температура, свет, вода, воздух, ветер, соленость и плотность среды, ионизирующие излучения;

- биотические факторы , связанные с совместным обитанием, взаимным влиянием животных и растений друг на друга;

- антропогенные факторы - воздействия человека, человеческой деятельности на природу; по размаху и глобальности своего воздействия они приближаются к геологическим силам.

Каждый из экологических факторов незаменим . Так, недостаток тепла нельзя заменить обилием света, минеральные элементы, необходимые для питания растений, - водой.

Антропогенные факторы связаны с деятельностью человека, под влиянием которой среда изменяется и формируется. Деятельность человека распространяется, практически, на всю биосферу: добыча полезных ископаемых, освоение водных ресурсов, развитие авиации и космонавтики сказываются на состоянии биосферы. В результате возникают разрушительные процессы в биосфере, к которым относятся загрязнение вод, «парниковый эффект», связанный с увеличением концентрации диоксида углерода в атмосфере, нарушения озонового слоя, «кислотные дожди» и т.д.

Организмы адаптируются (приспосабливаются) к влиянию определенных факторов в процессе естественного отбора. Их адаптационные возможности определяются нормой реакции по отношению к каждому из факторов, как постоянно действующих, так и колеблющихся в своих значениях. Например, длина светового дня в конкретном регионе постоянна, а температура и влажность могут колебаться в достаточно широких пределах.

Экологические факторы характеризуются интенсивностью действия, оптимальностью значения (оптимумом ), максимальным и минимальным значениями, в пределах которых возможна жизнь конкретного организма. Эти параметры для представителей разных видов различны.

Отклонение от оптимума какого-либо фактора, например, снижение количества пищи, может сузить пределы выносливости птиц или млекопитающих по отношению к понижению температуры воздуха.

Фактор, значение которого в данный момент находится на пределах выносливости, или выходит за них называется ограничивающим .

Интенсивность воздействия различных экологических факторов на популяцию в целом называется правилом оптимума и описывается графически. По оси ординат откладывается численность популяции в зависимости от дозы того или иного фактора (ось абсцисс). Выделяют оптимальные дозы фактора и дозы действия фактора, при которых происходит угнетение жизнедеятельности данного организма. На графике это соответствует пяти зонам : зона оптимума, справа и слева от нее зоны пессимума (от границы зоны оптимума до max или min) и летальные зоны (находящиеся за пределами max и min), в которых численность популяции равна 0. Интенсивность фактора, наиболее благоприятную для жизнедеятельности, называют оптимальной, или оптимумом. Границы, за которыми существование организма невозможно, называют нижним и верхним пределами выносливости .

Эврибионты -

организмы, проживающие в различных условиях среды (выносят широкий диапазон колебаний фактора).

Стенобионты -

организмы, требующие строго определенных условий существования (узкий диапазон колебаний фактора).

При комплексном воздействии различных факторов на организмы лимитирующим (ограничивающим развитие организмов) фактором является фактор, находящийся в недостатке или избытке. Образно это положение помогает представить так называемая «бочка Либиха». Представьте себе бочку, в которой деревянные рейки по бокам имеют разную высоту. Понятно, какой бы высоты ни были остальные рейки, но налить воды в бочку можно ровно столько, какова длина самой короткой рейки.

Закон оптимума, минимума и максимума.

Этот закон говорит о том, что наивысший урожай можно получить только при среднем, то есть оптимальном, наличии фактора жизни растений.

Действие этого закона наглядно проявляется при выращивании растений на фонах разного обеспечения каким-либо одним фактором жизни, например водой, теплом, углекислым газом или любым другим. Во всех случаях по мере увеличения количества фактора от минимального к оптимальному условия произрастания растений будут улучшаться, а урожай увеличиваться. При дальнейшем же увеличении, количества фактора урожай начнет уменьшаться, пока не достигнет близкого к нулевому при максимальном количестве фактора жизни растений.

На произрастание культурных растений оказывает влияние не единичный фактор жизни, а совокупность факторов жизни и условий среды. Было установлено, что, изменяя только один фактор жизни, без прямого воздействия на остальные, прибавки урожая постепенно затухают, а потом и совсем прекращаются от одинаковых дополнительных доз фактора. Причина тому - ограничивающее влияние других факторов жизни, так как вступает в действие закон минимума, или ограничивающих факторов, - урожайность сельскохозяйственных культур зависит от фактора жизни, находящегося в относительном минимуме.

Закон минимума , или ограничивающих факторов , имеет отношение и к физиологии растений, где его трактовали так; находящийся в относительном минимуме фактор ограничивает воздействие всех остальных факторов жизни. Предполагалось, что факторы жизни действуют на растения изолированно один от другого. Однако этого в природе нет. Многочисленными опытами и практикой установлено, что жизнедеятельность культурных растений действительно зависит от факторов жизни, находящихся в относительном минимуме, но в отдельных случаях недостаток одних факторов жизни можно несколько сгладить хорошим обеспечением другими факторами жизни. Например, если в процессе фотосинтеза ограничивающим фактором будет углекислый газ, то это ограничение можно снять несколькими способами: во-первых, увеличением концентрации углекислого газа в окружающем растения атмосферном воздухе; во-вторых, путем создания оптимальной температуры окружающего воздуха. Последнее приведет к усилению диффузии молекул углекислого газа из окружающей среды в межклеточные пространства листа, то есть к лучшему обеспечению хлоропластов углекислым газом.
Сложность взаимоотношений факторов жизни между собой, а также между ними и растениями не позволяет упрощенно понимать действие закона минимума, или ограничивающих факторов.

В производственных условиях необходимо знать факторы жизни, находящиеся в первом, втором и последующих минимумах, и агротехническими, а также другими приемами снимать их ограничивающее влияние.

Ограничивать урожай могут не только факторы жизни, но и неблагоприятные условия среды: почвенные, фитологические и агротехнические, например кислотность почвы, ее засоренность. Следует применять меры к ограничению их отрицательного влияния на культурные растения.

Биологические ритмы.

Многие биологические процессы в природе протекают ритмично, т.е. разные состояния организма чередуются с достаточно четкой периодичностью. К внешним факторам относятся – изменение освещенности (фотопериодизм), температуры (термопериодизм), магнитного поля, интенсивности космических излучений. Рост и цветение растений зависят от взаимодействия между их биологическими ритмами и изменениями средовых факторов. Эти же факторы определяют время наступления перелетов птиц, линьку животных и т.д.

Фотопериодизм

– фактор, определяющий длину светового дня и в свою очередь влияющий на проявление других факторов среды. Длина светового дня для многих организмов является сигналом смены сезонов. Очень часто на организм оказывает влияние сочетание факторов, и если какой либо из них является ограничивающим, то влияние фотопериода снижается или не проявляется вовсе. При низких температурах, например растения не зацветают.

Тематические задания

А1. Организмы, как правило, приспосабливаются

1) к нескольким, наиболее существенным экологическим факторам

2) к одному, важнейшему для организма фактору

3) ко всему комплексу экологических факторов

4) в основном, к биотическим факторам

А2. Ограничивающим называется фактор

1) снижающий выживаемость вида

2) наиболее приближенный к оптимальному

3) с широким диапазоном значений

4) любой антропогенный

А3. Ограничивающим фактором для ручьевой форели может стать

1) скорость течения воды

2) повышение температуры воды

3) пороги в ручье

4) длительные дожди

А4. Актиния и рак-отшельник находятся в отношениях

1) хищнических

3) нейтральных

4) симбиотических

А5. Биологическим оптимумом называется положительное действие

1) биотических факторов

2) абиотических факторов

3) всех видов факторов

4) антропогенных факторов

А6. Наиболее важным приспособлением млекопитающих к жизни в непостоянных условиях среды можно считать способность к

1) саморегуляции

2) анабиозу

3) охране потомства

4) высокой плодовитости

А7. Фактор, вызывающий сезонные изменения в живой природе, – это

1) атмосферное давление

2) долгота дня

3) влажность воздуха

4) t воздуха

А8. К антропогенному фактору относится

1) конкуренция двух видов за территорию

4) сбор ягод

А9. Воздействию факторов с относительно постоянными значениями подвергается

1) домашняя лошадь

3) бычий цепень

4) человек

А10. Более широкой нормой реакции по отношению к сезонным колебаниям температуры обладает

1) прудовая лягушка

2) ручейник

4) пшеница

В1. К биотическим факторам относят

1) органические остатки растений и животных в почве

2) количество кислорода в атмосфере

3) симбиоз, квартиранство, хищничество

4) фотопериодизм

5) смена времен года

6) численность популяции

Биологическое загрязнение среды происходит по причине антропогенного воздействия на окружающий мир. Главным образом в биосферу попадают различные вирусы и бактерии, которые ухудшают состояние экосистем, влияют на виды животных и растений.

Источники биологического загрязнения

• пищевые предприятия;
• бытовые и промышленные сточные воды;
• мусорные свалки и полигоны;
• кладбища;
• канализационные сети.

Биологическое загрязнение в различные времена способствовало появлению эпидемиям чумы и оспы, лихорадки у людей и разных видов животных и птиц. В разные времена опасность представляли и представляют следующие вирусы:

• сибирская язва;
• чума;
• оспа;
• геморрагическая лихорадка Эбола;
• чума крупного рогатого скота;
• пирикуляриоз риса;
• вирус Непах;
• туляремия;
• ботулинический токсин;
• вирус Химеры.

Эти вирусы приводят к летальному исходу людей и животных. В результате следует поднимать проблему биологического загрязнения. Если его не остановить, то какой-нибудь вирус, может массово и за короткое время погубить миллионы животных, растений и людей так быстро, что угроза химического или радиоактивного загрязнения покажется не такой сильной.

Методы борьбы с биологическим загрязнением

У людей все проще: можно сделать прививку от самых страшных вирусов. Заражение флоры и фауны различными микроорганизмами и бактериями невозможно контролировать. В качестве профилактики везде следует соблюдать высокие санитарно-эпидемиологические нормы. Особую опасность представляют изобретения генной инженерии и биотехнологий. Из лабораторий микроорганизмы могут попасть в окружающую среду и быстрыми темпами распространяться. Некоторые изобретения ведут к генным мутациям, влияют не только на состояние организма конкретных особей, но и способствуют ухудшению репродуктивной функции, в результате чего виды флоры и фауны не смогут возобновлять свою численность. Это же касается и человеческого рода. Таким образом, биологическое загрязнение способно быстро и масштабно погубить все живое на планете, включая людей.