Самое большое разнообразие живых организмов бывает в. Многообразие видов на Земле. Функции живого вещества планеты. Какие среды жизни вам известны

Многообразие живых организмов нашей планеты обусловлено множеством факторов. Это уровни их организации: доклеточные формы жизни (вирусы и бактериофаги), доядерные организмы (прокариоты), одноклеточные эукариоты (протесты) и многоклеточные эукариоты (представители грибов, растительного и животного мира). Многообразие форм организмов определяет и среда их обитания. Они заселяют все среды — воздух, воду, почву. Различны их размеры. Вирусы и бактерии можно увидеть в электронный микроскоп, протисты, некоторые кишечнополостные, черви, членистоногие — в световой микроскоп. Гигантских размеров достигают отдельные виды растений (баобаб, секвойя) и животных (киты, жирафы). Проблема изучения огромной массы представителей органического мира при его многообразии требует систематики и разработки определенной их классификации.

Принципы систематики. Классификация живых организмов. Основные систематические категории. Вид — элементарная единица систематики.

Систематика — раздел биологии, разрабатывающий естественную классификацию организмов на основе родственных связей между отдельными группами в свете их исторического развития.

Классификация — это условная группировка совокупности предметов, явлений, индивидуумов по любому схожему признаку (или признакам) на основе их родства.

Естественные классификации должны отражать закономерный порядок в природе, взаимоотношения и взаимосвязи организмов, их происхождение, особенности внешнего и внутреннего строения, химический состав, особенности жизнедеятельности.

Карл Линней в работе «Виды растений» (1753 г.) заложил основы классификации растений, дав понятие рода и вида, а затем порядка как более крупной категории.

Организмы объединяют в систематические (таксономические) группы с учетом генеалогических связей, особенностей морфологии, способов размножения и развития.

Элементарной единицей классификации является вид. Вид — это совокупность особей, заселяющих определенную территорию (ареал), сходных по строению, имеющих общее происхождение, скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.

Виды со сходными признаками объединяются в роды, роды — в семейства, семейства — в порядки (отряды), порядки — в классы. Классы относятся к определенным отделе (типам), отделы — к подцарствам, подцарства — к царствам.

Например: вид — Гречиха культурная, род — Гречиха, семейство — Гречишные, порядок — Гречишноцветные, класс — Двудольные, отдел — Цветковые, подцарство — Высшие растения, царство — Растения.

Классификация К. Линнея получила название бинарной (двойной) номенклатуры . Каждое растение независимо от места встречаемости имеет постоянное название: первое родовое, второе - видовое.

Царства живых организмов

В настоящее время выделяют 5 царств живой природы : Бактерии (Дробянки); Протисты; Грибы; Растения; Животные.

Разнообразие живых организмов на нашей планете. Вы уже знаете, что организмы, населяющие планету Земля, чрезвычайно разнообразны: растения, грибы, животные, бактерии. Они живут в водоемах, в почве и на ее поверхности, внутри или на поверхности других организмов. Одни живые организмы (деревья, птицы, рыбы) хорошо заметны, другие (бактерии, некоторые водоросли и грибы) настолько мелкие, что увидеть их без специальных приспособлений невозможно. Поэтому для их изучения используют увеличительные приборы, с которыми вы познакомитесь позже.; Науку о разнообразии видов живых существ называют систематикой (от греч. система– тикос – упорядоченный).

Научные названия организмов. Сталкиваясь с различными живыми организмами, человек давал им названия. Поэтому названия организмов могут быть народными, используемыми в определенной стране или местности, и научными, которыми пользуются ученые всего мира. Например, растение мелиссу лекарственную в Украине еще называют «лимонной мятой», «лимонной травой», «медовой травой», «пчелиной травой». Неужели все эти названия надо помнить, чтобы понимать, что речь идет об одном и том же растении? Конечно же, нет.

Каждому виду организмов ученые присваивают единое международное научное название на латинском языке. Оно состоит из двух слов. В нашем случае растение называется Melissa officinalis (латинское название растения приведено для ознакомления, а не для запоминания). Первое из двух слов – Melissa – это название рода, к которому принадлежит данный вид (род – совокупность сходных между собой видов). Это слово пишется с прописной буквы. Другое слово – officinalis – указывает на принадлежность к определенному виду, его пишут со строчной буквы.

Основы классификации организмов. Вы знаете, что одни организмы по тем или иным признакам отличаются от других. Например, всегда можно отличить березу от тополя, сосну – от ели, а шиповник – от малины.

Сходные по определенным признакам организмы ученые–систематики объединяют в группы. Для этого они разработали правила классификации организмов, с помощью которых определяют их положение среди других существ, то есть принадлежность к определенным систематическим единицам. Основной систематической единицей является вид.

Вид – это группа организмов, сходных по особенностям строения и процессов жизнедеятельности, которые могут свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство. Особи каждого вида также характеризуются общими требованиями к условиям обитания и занимают определенную территорию.

Сходные между собой виды объединяют в род. Например, береза бородавчатая и береза пушистая относятся к роду Береза. Близкие роды, в свою очередь, объединяют в семейства. Например, роды Бук, Каштан и Дуб относятся к семейству Буковые. Близкие семейства объединяют в порядки. Например, семейства Буковые и Березовые включают в порядок Букоцветные.

Близкие порядки объединяют в классы. Например, порядок Букоцветные вместе с многими другими порядками входит в состав класса Двудольные. Классы, в свою очередь, объединяют в отделы. Например, классы Двудольные и Однодольные относят к отделу Покрытосеменные растения. Наивысшей систематической единицей является царство. Так, все отделы растений принадлежат к царству Растения.

Таким образом, классифицировать определенный организм – значит определить его место в системе живого мира, то есть принадлежность к определенным систематическим единицам.

Рассмотрим для ознакомления (а не для запоминания) классификацию растений на примере известного вам шиповника собачьего.

Название «биология» для науки, изучающей живую природу, одновременно и независимо друг от друга предложили в 1802 г, французский ученый Ж. –Б. Ламарк (1744–1829) и немецкий Г. Р. Тревиранус (1776–1837).

Шведский исследователь природы Карл Линней (1707–1778) предложил систему классификации растительного и животного мира. Именно он ввел двойные названия видов, то есть названия, состоящие из двух слов.

Первую попытку классифицировать растения осуществил древнегреческий ученый Феофраст (370–285 гг. до нашей эры). Его называют «отцом ботаники».

Развитие транспорта, постоянные торговые и другие связи между странами привели к тому, что плоды и семена разных растений получили возможность «путешествовать» вместе с человеком по всем континентам. Нередко такие «пришельцы» в новых условиях быстро расселяются и становятся злостными сорняками. Например, из американского континента в Европу завезены сорняки галинсога и амброзия, которые за очень короткое время повсеместно рассеялись по полям и огородам в Украине. Поэтому в большинстве стран созданы особые карантинные службы, контролирующие ввоз растений и следящие за их перемещением по стране.

В Европу картофель был завезен из Америки в середине XVI века в качестве декоративной культуры из–за красивых цветков. Лишь позже его начали выращивать как овощную культуру. На территории бывшей Российской империи выращивать картофель как овощную культуру приказал Петр I. Но крестьяне по неведению употребляли в пищу не клубни, а ядовитые ягоды, и часто болели от этого. Известны даже так называемые картофельные бунты, когда крестьяне отказывались высаживать картофель. Поэтому массовое выращивание картофеля в России и в Украине началось только с середины XIX века.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра …

Многообразие видов на Земле. Функции живого вещества планеты.

выполнила:

студентка …-го курса

… факультета

проверил:

САМАРА 2004

ПЛАН

ВВЕДЕНИЕ .

1. ФУНКЦИИ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ .

В 1916-м году, когда отечественный ученый В. И. Вернадский ввел в науку представление о «живом веществе» , это совершенно изменило господствующее до того времени научное мировоззрение. Именно с этого момента начинается пересмотр основных положений современной науки о Земле и целого ряда прилегающих к ней частных естественнонаучных дисциплин.

Прежде принято было считать, что все живое произошло просто путем постепенного усложнения инертной материи Земли. Однако Вернадский признает подобные мнения несостоятельными и на новом витке естествознания возвращается к теории Ж. Л. Бюффона , в соответствии с которой вся вселенная пронизана вечными и неуничтожимыми органическими частицами, а количество жизни на Земле постоянно. Из этих предпосылок следовало, что именно живое состояние материи является ее главным и основным состоянием. В заметках, которые были написаны в период с 1917-го по 1921 годы, и вышли через 60 лет в виде книги «Живое вещество», Вернадский так определяет это сове новое понятие:

«Я буду называть живым веществом совокупность организмов,

участвующих в геохимических процессах. Организмы, составляющие совокупность, будут являться элементами живого вещества. Мы будем при этом обращать внимание не на все свойства живого вещества, а только на те, которые связаны с его массой (весом), химическим составом и энергией. В таком употреблении «живое вещество» является новым понятием в науке. Я сознательно не пользуюсь новым термином, а употребляю старый, придавая ему не совсем обычное, строго определенное содержание».

По теории Вернадского, не только горные породы и ископаемые, но и атмосфера Земли в целом является результатом жизнедеятельности бактерий, растений и животных. Связь между геологическими структурами и органической жизнью, как правило, не доступна прямому наблюдению, не наглядна и завуалирована. Это связано с тем, что такого рода процессы характеризуются чрезвычайно длительными периодами времени. Тем не менее, такая связь существует, и при достаточной настойчивости исследователя всегда удается отыскать первопричину – чаще всего этот процесс в своем ядре содержит химическое воздействие одного или нескольких организмов на протяжении большого времени.

Возможны три принципиально различных ответа на вопрос о происхождении жизни и, соответственно, о функциях живого вещества.

Первый в конечном счете сводится к постулату о вечности жизни и, следовательно, о ее космическом происхождении. Второй так или иначе основывается на предпосылке о сугубо земном происхождении жизни и, соответственно, всего многообразия видов живого, которое мы можем наблюдать на нынешнем этапе эволюции.

Однако, и в том, и в другом случае, оба возможных варианта ответа на вопрос о происхождении жизни являются не более чем гипотезами. А поэтому, для того, чтобы приблизиться к истине, ученым было необходимо оставить эти слишком абстрактные и умозрительные ответы в стороне и основываться на бесспорных, непротиворечивых тезисах. Данные тезисы должны вытекать из многократно доказанных фактов, которые в силу этого обстоятельства уже не подлежат сомнению.

В своем труде «Биосфера» В.И. Вернадский выдвигает шесть таких основополагающих обобщений.

1) В условиях Земли еще никогда не наблюдался факт зарождения живого из неживого.

Данный тезис ярко демонстрирует отличие эмпирического обобщения не только от гипотезы, но и от любого чисто теоретического постулата. В нем не утверждается, что зарождение живого от неживого в принципе невозможно, но утверждается только, что что в пределах наших наблюдений таких фактов нет.

2) В геологической истории нет эпох отсутствия жизни

3) Современное живое вещество генетически родственно всем прошлым организмом

4) В современную геологическую эпоху живое вещество так же влияет на химический состав земной коры, как и в прошлые эпохи

5) Существует постоянное количество атомов, захваченных в данный момент живым веществом

6) Энергия живого вещества есть преобразованная, аккумулированная энергия Солнца

1. ФУНКЦИИ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА.

Два самых распространенных варианта ответа на вопрос о характере происхождения жизни распадаются на три разных решения этой проблемы.

1) Жизнь зародилась на Земле при космических стадиях ее истории в таких уникальных условиях, которые в позднейшие геологические эпохи уже больше не повторялись.

2) Жизнь извечна, то есть она существовала на Земле и в космические эпохи ее прошлого.

3) Жизнь, извечная во вселенной, явилась новой на Земле. Другими словами, в этой концепции утверждается, что зародыши жизни заносились на Землю извне постоянно. Но укрепились они на нашей планете только тогда, когда на Земле сложились благоприятные для этого условия.

В. И. Вернадский и целый ряд его последователей, влиятельных современных ученых, принимают третий вариант, то есть гипотезу о космическом переносе латентных форм жизни, так как, согласно Вернадскому, «жизнь есть явление космическое, а не специально земное» . Именно эта теория породила представление о едином живом веществе, обладающем внеземной природой. Важным моментом в этой теорииоказывается привнесение на Землю живого вещества из глубин космоса. Но этот источник был привнесен не в молекулярном плане (то есть не в виде совокупности живых молекул), а в форме постоянно действующих во вселенной биологических полей. Функционирование этих полей таково, что живые молекулы формируются везде, где имеются для этого необходимые условия. В последнее время появились доказательства реального существования этого всепроникающего биологического поля.

Целый ряд известных научных опытов и открытий время от времени подтверждают гипотезу об изначальности и вечности живого вещества.

Некоторое время назад палеонтологи обнаружили структуры явного геологического облика из пород, возраст которых ориентировочно равен 3,8 миллиарда лет. Причем нет никаких оснований думать, что в данном случае обнаружен самый начальный этап жизни. Никто не может поручиться, что с развитием палеонтологических методов не найдутся еще более древние следы жизни. Родственным этому открытию является другое, уже из биогеохимической области: о постоянстве соотношения двух изотопов углерода в земной коре. Это открытие означает, что на протяжении всей геологической истории живое вещество контролирует земной цикл углерода, так как один из углеродов – биогенный.

В другом опыте ученые взялиживые клетки крови и в виде раствора добавили к ним антитела. Как и ожидалось, в результате происходил процесс дегранулирования (деструктурации) живых клеток, и они погибали. Затем эти тела начинали разбавлять водой и вновь добавляли к клеткам крови. В результате клетки вновь распадались. Но сенсационность этого опыта заключалась в том, что предел, после которого антитела перестают действовать (так как их концентрация становится ничтожно малой) так и не был найден. Исследователи посредством огромного числа опытов довели растворение до невероятной концентрации, которая значительно превышает количество элементарных частиц во всей вселенной. Но даже и в такой концентрации сыворотки продолжали действовать.

Это казалось тем более невероятным, что в растворе заведомо не могло существовать ни одной молекулы активного вещества, и тем не менее дегрануляция продолжалась. Перед учеными встал вопрос: каким образом переносится информация в данном случае, если уже отсутствуют даже следы материального носителя этой информации? В результате этого опыта было установлено, что биологическая информация может передаваться не только при помощи молекул, но и каким-то принципиально другим путем. Этот неучтенный агент является переносчиком биологического поля.

Но, пожалуй, главное обстоятельство, свидетельствующее в пользу тезиса о вечности живого вещества и невыводимости его из вещества неживого, связано со следующими его функциями.

Живое вещество существует только в образе биосферы большого тела, отдельные части которого выполняют взаимоподдерживающие и взаимодополняющие функции, как бы оказывающие друг другу услуги по поддержанию жизни. Если есть организмы, накапливающие некоторые вещества, то логично предположить, что должны также существовать и организмы с противоположной биогеохимической функцией, для поддержания равновесия. Эти организмы второго вида разлагают данное вещество до простых минеральных составляющих, снова затем пускаемых в оборот.

Далее, если есть окисляющие бактерии, значит, должны быть – и они всегда есть – восстанавливающие бактерии. Один или несколько организмов сколько-нибудь долго продержаться на Земле не смогут. Можно привести интересный и показательный пример, подтверждающий взаимодополняющие функции живого вещества. Когда создавались первые космические корабли для длительных полетов, то конструкторы этих кораблей первыми ощутили необходимость ввести системы, выполняющие самоподдержание жизни на борту: как бы «почки», «легкие», и т.п. для корабля. Тем самым они выполняли функции, аналогичные функциям живого вещества в природе.

В большом космическом корабле по имени Земля если что и неизменно, то это функции жизни. И недаром Вернадский, назвав поначалу биосферу «механизмом», в дельнейшем отказался от этого слова, заменив его на более адекватное – организм. Вернадский считал константным количество атомов, захваченный в жизненный круговорот. Точнее, количество атомов считалось колеблющимся около какой-то средней величины. Именно на этом основании современные ученые, взявшие на вооружение гипотезу о вечности и космическом происхождении жизни, опровергают расхожие представления о том, что в невообразимо далекие времена жизнь была хилой и слабой, ютящейся разве что в каких-то отдельных оазисах.

Далее, учеными были сделаны расчеты скорости захвата организмами пространства: применительно к бактериям она оказалась сравнима со скоростью звука в воздушной среде. Известно также, что они способны нарастить массу, равную по весу земному шару, в течение нескольких суток. И даже слон, наиболее медленно размножающийся из всех животных, способен сделать это за 1300 лет, то есть, с геологической точки зрения, практически мгновенно.

Хрестоматийные и расхожие представления, почерпнутые из школьных учебников, основаны на мысли о «начале» и о постепенной эволюции жизни, о ее развитии от более простых и примитивных форм, по восходящей, ко все более и более сложным. Но в эволюции, когда ее представляют таким образом, упускаются некоторые существенные моменты, например: неизменность целого ряда организмов на протяжении всей истории биосферы. К таким упорно не желающим эволюционировать организмам относятся, так называемые прокариоты, или дробянки. В отличие от всего остального живого мира, в их клетках нет ядра.

Несмотря на такую примитивность, а, может быть, именно благодаря ей, прокариоты оказываются настолько вездесущи, что «встроены» почти в каждую химическую реакцию, происходящую на поверхности, в так называемой коре выветривания, в недрах, в горячих источниках, а также в воде и вулканических выбросах. На каком-нибудь участке реакции помещается живое вещество, превращая тем самым геохимическую картину в биогеохимическую, порождая необратимость этих реакций и приводя их к какому-нибудь результату. А поскольку скорость деления этих прокариотов огромна, то и плоды их биогеохимической работы ошеломляющи. Например, это можно сказать о запасах руд Курской магнитной аномалии или Чиатурского марганцевого бассейна. Везде, где наблюдается повышенное содержание какого-либо химического элемента по сравнению со средним его содержанием в земной коре, то в качестве причины этого, как правило, нужно искать живое вещество. Чаще всего это прокариот или, как его по-другому называют, литотрофные бактерии.

Открыл их выдающийся русский микробиолог С.Н. Виноградский . Он исследовал серные бактерии, которые имели аномальное количество серы в своих клетках. Оставался нерешенным вопрос, для чего этим существам такое количество серы. Виноградский предположил, что сера для бактерий – питательный субстрат, такой же, как белок для других организмов.

Это предположение полностью противоречило всему опыту биологии. Считалось, что неорганические, минеральные вещества – это структурный, опорный либо сопутствующий компонент клеток, но никак не энергетический. Так были открыты литотрофы, или так называемые «камнееды», обладающие вторым основным способом питания – минеральным (хемосинтетическим) в отличие от фотосинтетического. Переводя минеральные соединения из одной формы в другую, они извлекают при этом энергию, и потому им не требуется ни солнечная энергия, как растениям, ни другое органическое вещество, как животным.

В результате дальнейших исследований оказалось, что число литотрофов непрерывно растет: то, что казалось редким капризом природы, превратилось в огромный отряд. Кроме того, выяснилось, что по своим морфологическим особенностям и по своей экологии они настолько не похожи на остальной живой мир, что образовали собой некое совершенно отдельное надцарство живой природы. Между ним и остальным (эвкариотическим) живым миром такая же бездонная пропасть без всяких переходов и промежуточных ступеней, как и между живой и неживой материей.

И, наконец, в-третьих, прокариоты – весьма самостоятельные организмы. Их отряды способны выполнять все функции в биосфере. А значит, в принципе возможна биосфера с таким строением, которая состояла бы только из одних прокариотов. Вполне возможно, что такова она и была в прошлых, былых сферах. И тогда все динозавры и крокодилы, все мхи и лишайники, все рыбы и животные, все грибы и водоросли, травы и деревья - все это только надстройка, цветы на «подкладочной», первой биосфере.

Сами литотрофы и синезеленые водоросли, тоже относящиеся к надцарству прокариотов, - это . На геохронологической шкале, где отряды и виды вымерших и ныне существующих организмов изображены в виде капель, более или менее вытянутых, то есть появляющихся и исчезающих, эти организмы представлены в виде сплошной ровной ленты, которая тянется из архейского периода вплоть до наших дней. Их точная штамповка без изменений в течение всей бездны времени существования биосферы – настоящая загадка для сторонников теории всеобщей эволюции.

«Прокариоты символизируют собой некий особый тип эволюции, где

организм нельзя рассматривать отдельно от его среды: ведь не меняясь

сами, они изменяют природную среду своей жизнедеятельностью. Возможно,

что такой же характер носит и эволюция самого человека; морфологически

он все тот же, а впереди себя катит все увеличивающийся вал цивилизации.

Лик Земли изменен им решительно и бесповоротно. Подобный тип эволюции

надо было бы назвать как-нибудь особенно: например, «необратимая неизменность». Существование «прокариотической биосферы» доказывает прежде всего…

ее вечность. Геология и палеонтология вкупе с другими дисциплинами,

особенно с приставкой «палео», - географией, климатологией и экологией

на наших глазах подтверждает тезис о вечности и космичности жизни,

о всегдашней оживленности планеты.»

Что касается изощренных опытов по выращиванию «жизни в пробирке», то все они окончились ничем. И если раньше у ученых еще теплилась надежда смоделировать некие первоначальные условия, которые могли бы привести к возникновению простейших организмов, то после открытия материального носителя наследственности из-под них была выбита всякая почва. Между лабораторным органическим веществом и генетическими структурами, на основе которых строится все живое, - не заполняемая ничем пропасть .

Таким образом, именно биогенез современная наука считает основным свойством живого и вместе с тем величайшей тайной природы, ее неразрешимой загадкой, неподвластной человеческому разуму. К другим версиям происхождения жизни автор концепции живого вещества Вернадский относился отрицательно, справедливо подчеркивая, что накопившийся в естествознании огромный фактический материал с несомненностью доказывает происхождение всех современных живых организмов путем биогенеза.

Признавая биогенез, согласно научному наблюдению, за единственную форму зарождения живого, неизбежно приходится допустить, что начала жизни в том космосе, который мы наблюдаем, не было, поскольку не было начала у самого этого космоса. Жизнь вечна постольку, поскольку вечен космос, и передавалась она всегда биогенезом. То, что верно для десятков и сотен миллионов лет, протекших от архейской эры до наших дней, верно и для всего бесчисленного хода времени космических периодов истории Земли, а значит, справедливо и применительно ко всей вселенной.

В результате наука приходит к выводу, что в безначальном космосе такими же вечными являются четыре его основных компонента: материя, энергия, эфир и жизнь.

С самого начала своего возникновения земная биосфера представляла собой область земной коры, в которой энергия космических излучений трансформировалась в такие виды земной энергии, как электрическая, химическая, механическая и тепловая. Благодаря этому история биосферы резко отлична от истории других частей планеты, и ее значение в планетарном механизме совершенно исключительное. Она в такой же, если не в большей, степени есть создание Солнца, как и выявление процессов Земли.

Автоматическое регулирование живого вещества биосферы, обусловленное единством порядка и хаоса, объясняет и происхождение жизни, поскольку существование хаоса и регулярного, циклического движения играет огромную роль в образовании разнообразных биологических структур . Ведь хаотическое поведение является типичным свойством многих систем (как природных, так и технических). Оно зафиксировано в периодически повторяющихся стимуляциях клеток сердца, в химических реакциях, при возникновении турбулентности в жидкостях и газах, в электрических цепях и других нелинейныхдинамических системах, оно проявляется в диссипативных структурах , как их назвал другой крупный ученый Илья Пригожин.

Такие диссипативные структуры обладают следующими признаками, без которых невозможна самоорганизация системы: они открытые, нелинейные и необратимые. В процессе возникновения земной жизни основную роль сыграли самоорганизующиеся системы . Результат их специфического отбора на пути длительной эволюции и есть жизнь . Следовательно, природа «изобрела» не только принцип программного регулирования по разомкнутому циклу, но и принцип автоматического управления в замкнутом цикле с обратной связью в живых системах.

Космические излучения, генерируемые ядром Галактики, нейтронными звездами, ближайшими звездными системами, Солнцем и планетами, пронизывают всю биосферу, проникают все в ней.

В этом потоке самых разнообразных излучений основное место принадлежит солнечному излучению, которое обусловливает существенные черты функционирования механизма биосферы, космопланетарного по своему существу. В. И. Вернадский пишет об этом следующее:

«Солнцем в корне переработан и изменен лик Земли, пронизана и охвачена

биосфера. В значительной мере биосфера является проявлением его излучений;

она составляет планетный механизм, превращающий их в новые

разнообразные формы свободной живой энергии, которая в корне

меняет историю и судьбу нашей планеты» .

Если инфракрасные и ультрафиолетовые лучи Солнца косвенно влияют на химические процессы биосферы, то химическая энергия в ее действенной форме получается из энергии солнечных лучей при помощи живого вещества – совокупности живых организмов, которые выступают в качестве преобразователей энергии. Это значит, что земная жизнь отнюдь не является чем-то случайным, она входит в космопланетарный механизм биосферы.

Данные, которыми располагает современная наука, свидетельствуют, что живое вещество только в том случае прогрессивно развивается, если оно своей жизнедеятельностью увеличивает упорядоченность среды своего обитания . Это основной и чрезвычайно важный признак живого вещества.

Для разумной формы живого вещества эти законы имеют особое, решающее значение. Земная разумная форма жизни – человечество – выполняет их, обеспечивая два вектора своего бессмертия: биологическое продолжение рода (общее свойство всего живого вещества) и духовно-культурное, в конечном счете космическое бессмертие (творческий вклад в создание ноосферы) .

Именно творческая активность как чисто человеческое свойство разумной жизни для каждого человеческого существа является основой и гарантией его индивидуального, личностного развития и продолжительной активной жизни. В целом это выражается в прогрессе человеческих популяций, всего человечества, в развитии его психофизиологического, биологического, глобального здоровья.

Понять сущность жизни, живого планетарного вещества, его разумной формы – человека, рассматривая только изолированное пространство Земли, видимо, не удастся. Земная жизнь неотрывна от космических процессов, включена во всеединство мирового целого (универсума). Пути прогресса человечества, так же как сопровождающие его жизнь противоречия, напряженность, катастрофы, могут быть постигнуты и подвергнуты регулированию только на основе широкого понимания антропокосмического характера социально-природной эволюции человека и его перспектив.

Таким образом, выдвигая гипотезу о космических масштабах распространения живого вещества во вселенной, ученые исходят из того, что принципы бесконечности, неисчерпаемости материи справедливы в отношении включенности жизни (в том числе и ее разумной формы) во всеединство универсума.

2. МНОГООБРАЗИЕ ВИДОВ НА ЗЕМЛЕ.

Живое вещество, если рассматривать его в целом, представляет собой некую единую и гомогенную субстанцию жизни вообще, это жизнь как таковая. Однако в окружающей нас природе живое вещество представляет собой сложное и дифференцированное образование, оно состоит из самых разнообразных видов, которые в свою очередь дробятся на многочисленные подвиды, состоящие из отдельных живых существ.

При этом можно констатировать не только целесообразность строения каждого отдельного существа, но и тот порядок, который существует во всей живой природе в целом. Единство и многообразие видов живого не исключают друг друга, - наоборот, как показывают различные естественнонаучные исследования, друг друга предполагают.

Многообразие органического мира не ограничивается числом различных видов. Виды, в свою очередь, состоят из молодых и взрослых индивидуумов, многие – из самцов и самок, у некоторых общественных насекомых имеются матки, трутни, «рабочие» и «солдаты», и, наконец, у большинства видов есть разновидности, географические расы и экологические формы. Для них характерны определенные строения и образ жизни.

И все же, при всем своем разнообразии органический мир – не что-то разрозненное и хаотичное. Как бы ни отличались друг от друга отдельные виды животных, растений и микроорганизмов, всем им присуще определенное биохимическое единство , выражающееся в общности химического состава (белков, углеводов, жиров, ферментных и гармональных систем и т.д.) и близости типов реакций, лежащих в основе процессов ассимиляции и диссимиляции.

Вместе с тем имеются и специфические особенности и отличия между видами уже на уровне самого биохимизма. Этими особенностями животное отличается от растения, бактерии от вирусов, а порой даже одна разновидность от другой.

Существует также и определенное единство строения животных, растений и микроорганизмов. Главным образом это единство прослеживается на клеточном уровне, поскольку клетка является основой структуры всех организмов. Ученые так же выявили и описали некоторые общие законы, по которым живут и развиваются все без исключения виды животных и растений. Таков, например, закон единства живого тела и среды его обитания, закон естественного отбора, закон взаимосвязи индивидуального и исторического развития организмов и т.д.

С другой же стороны, поскольку органический мир дискретен, то есть состоит из отдельно существующих частей, то каждая такая часть в определенном смысле уже является целым. Обладая известной автономией, части входят в состав более крупных структурных единиц, образуя разные ступени организации живого вещества – от клетки до органического мира в целом.

Но и автономность организмов (особей, индивидуумов) тоже относительна, они существуют только как составные части популяций. Популяции представляют собой совокупность свободно скрещивающихся особей одного вида, занимающих определенные территории – биотопы. Совокупность таких территориальных популяций составляет вид, распространенный на определенной части земной поверхности, к условиям которой он приспособился.

«Объединение разнородных индивидуумов в популяции, а различных

популяций в виды создает много преимуществ в борьбе за существование

и обеспечивает более активные отношения вида со средой, поскольку

здесь возникают более активные сложные формы групповой жизнедеятельности. Морфологическое разнообразие внутри вида, существование географических

рас (подвидов) и биологических форм расширяют использование видом

среды и имеют важное значение для успеха его борьбы с другими видами» .

Биоценозы отдельных биотопов и природных зон на основе общего круговорота веществ объединяются в единую систему – органический мир. Все части единого органического мира отличаются не только степенью самостоятельности и автономности, но и тем, что по мере их развития, на каждой ступени возникают качественно новые, вес более сложные проявления жизни, при этом углубляется и расширяется взаимодействие живого с неорганической средой.

Единство многообразной и сложно организованной живой природы выражается во взаимосвязях и взаимодействии качественно различных видов животных, растений и микроорганизмов. Эти взаимоотношения и служат основой возникновения и развития сообществ, состоящих из разных видов.

Такова, в целом, структура органического мира, покоящаяся на основном свойстве живой материи – обмене веществ и энергии со средой.

Отношения животных, растений и микроорганизмов, развивающиеся на базе биологического круговорота веществ, имеют столь же длительную историю, как и эволюция этих групп. Они регулируются возникшими в ходе эволюции взаимными приспособлениями. Именно этим объясняется известный порядок и слаженность в биоценозах. Но эти отношения и противоречивы. Отдельные виды животных, растений, или микроорганизмов связаны друг с другом пищевыми, пространственными и другими отношениями. Во многих случаях они не могут существовать друг без друга, но в то же время каждый вид обладает определенной самостоятельностью.

Автономность вида как части целостного органического мира заключается в возможности множества путей его приспособления к окружающей его среде. Какой из этих способов приспособления реально осуществится - это будет зависеть от конкретного сочетания обстоятельств. Кроме того, виды возникли в разных местах и в разное время, и, следовательно, имеют неодинаковую историю и способность существовать в тех или иных условиях. В биоцеенозах виды различного происхождения, в разное время вошедшие в состав данного сообщества, обычно составляют значительную долю. Поэтому неодинакова и степень их взаимной приспособленности, а сами приспособления относительны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Вопрос о функциях живого вещества и о многообразии видов тесно связан с проблемой происхождения жизни .

Современная наука утверждает, что о жизни на нашей планете бессмысленно говорить в терминах генезиса, ведь это предполагало бы существование некоего «начала», то есть такой точки эволюции, до которой жизни на Земле еще не существовало бы. В этом случае оставалось бы только постулировать гипотезу о постепенном зарождении живого из неживой материи. Современная же наука отрицает такую возможность и выдвигает гипотезу о внеземном происхождении жизни и о ее изначальном характере.

Живое вещество – это явление космического масштаба, а не «специально земное», по выражению В. И. Вернадского. В концепции Вернадского утверждается, что зародыши жизни заносились на Землю извне постоянно, но укрепились они на нашей планете только тогда, когда на Земле сложились благоприятные для этого условия.

Можно выделить ряд основных функций, свойств и законов , по которым развивается живое вещество.

Его главная функция - самоподдержание жизни. О ней свидетельствует множество научных опытов и экспериментов, в результате которых ученые пришли к выводу о неизменности целого ряда организмов на протяжении всей истории биосферы. К ним относятся прежде всего так называемыелитотрофные бактерии, обнаруженные в результате опытов С. Н. Виноградского. Эти бактерии представляют собой в буквальном смысле бессмертное, неуничтожимое и неэволюционирующее вещество .

Кроме того, отдельные части живого вещества способны как бы оказывать друг другу услуги по поддержанию жизни. Если есть организмы, накапливающие некоторые вещества, то логично предположить, что в природе должны также существовать и организмы с противоположной биогеохимической функцией, для поддержания равновесия . Эти организмы второго вида разлагают данное вещество до простых минеральных составляющих, снова затем пускаемых в оборот. Так осуществляется замкнутый цикл круговорота живого вещества. Это возможно благодаря взаимодополняющим и взаимоподдерживающим функциям отдельных частей живого вещества.

Основное свойство жизни, таким образом, - биогенез, то есть способность порождать самоорганизующиеся и саморазвивающиеся системы. Общее свойство живого вещества - биологическое продолжение рода, а его частный случай - духовно-культурное, в конечном счете космическое бессмертие (творческий вклад человека в создание ноосферы). Жизнь в целом – это результат специфического отбора на пути длительной эволюции.

Другой аспект понятия живого вещества – отношения организма с окружающей его средой. Организм (и – шире – материя вообще) существует только за счет обмена веществами и энергией со средой своего обитания . Это означает, что живое вещество прогрессивно развивается только в том случае, если своей жизнедеятельностью оно увеличивает упорядоченность среды своего обитания.

На нашей планете оно существует в четырех основных формах: в виде материи, энергии, эфира и жизни .

Кроме того, наука выделяет несколько общих законов развития и функционирования любого организма: закон единства живого тела и среды его обитания , закон естественного отбора , закон взаимосвязи индивидуального и исторического развития организмов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1) В. И. Вернадский. Возраст Земли // Владимир Иванович Вернадский: Материалы к биографии. Т. 15. – М.; 1988; сс. 318 - 326

2) Концепции современного естествознания. Учебное пособие под ред. С.И. Самыгина . – Ростов на Дону; 1999.

3) Г. П. Аксенов . Живое вещество: между вечностью и временем. // Владимир Иванович Вернадский: Материалы к биографии. Т. 15. – М.; 1988; сс. 202 - 221

4) С. Г. Семенова. Активно-эволюционная мысль Вернадского // Владимир Иванович Вернадский: Материалы к биографии. Т. 15. – М.; 1988; сс. 221 - 249

Г. П. Аксенов. Живое вещество: между вечностью и временем. // Владимир Иванович Вернадский: Материалы к биографии. Т. 15. – М., 1988, с. 211

Концепции современного естествознания. Учебное пособие под ред. С.И. Самыгина. – Ростов на Дону; 1999. с. 532

Г. П. Аксенов. Живое вещество: между вечностью и временем. // Владимир Иванович Вернадский: Материалы к биографии. Т. 15. – М., 1988, с. 215

Концепции современного естествознания. Учебное пособие под ред. С.И. Самыгина. – Ростов на Дону; 1999. с. 534

Концепции современного естествознания. Учебное пособие под ред. С.И. Самыгина. – Ростов на Дону; 1999. с. 382

Многообразие и взаимоотношения животных

Особенности животных. Животные, как и все другие живые организмы, дышат, питаются, растут, размножаются, обладают раздражимостью.

Однако у животных, как мы знаем, есть весьма значительные отличия от других групп живых организмов, характерные, как правило, только для этой группы. В отличие от растений животные питаются готовыми органическими веществами. Поэтому в природных сообществах они играют роль потребителей органического вещества. Большинство животных способно к передвижению. Растения же и грибы ведут прикреплённый образ жизни. В отличие от растений, которые растут в течение всей жизни, большинство животных растёт лишь на ранних стадиях развития.

У большинства животных имеются сложные системы органов: опорно-двигательная, пищеварительная, дыхательная, кровеносная, нервная, выделительная и другие, которых нет у растений, грибов и бактерий.

Многообразие животных. Животные - самая разнообразная группа организмов на Земле.

В насто ящее время на планете насчитывают около 2 млн. видов животных. Боль шую часть из них составляют насеко мые (бабочки, комары, жуки, мухи… ). Известно около 130 тыс. видов мол люсков: улиток, слизней, перловиц, кальмаров . Значительно скромнее разнообразие у рыб - всего 25 тыс. ви дов, у птиц - 8 600 видов. А млекопи тающих - всего около 4 тыс. видов.

Животные разнообразны по разме рам. Например, у гигантского синего кита масса тела достигает 150 т (масса языка такого кита равна массе неболь шого слона), а инфузорию-туфельку можно обнаружить лишь с помощью микроскопа.

Многообразие сред и мест обитания. На Земле для жизни организмов есть самые разнообразные условия.

Животные обитают в различных средах (в воде и на суше, в почве, воздухе, внутри растений, других животных и человека).

Основные среды обитания животных - это водная, наземно-воздушная и почвенная. Каждую из них населяют различные животные.

Животные в любой среде обитания не живут везде, а занимают наиболее благоприятные для них участки. Их называют местами обитания (или местообитанием) животных. Например, соловьи встречаются в сырых и затенённых участках леса. Щуки в реках предпочитают места с медленным течением (омуты, заводи), заросшие у берегов.

Организмы в природе живут не изолированно друг от друга, а видами.

Вид - совокупность сходных особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства. Вид состоит из множества особей, которые размножаются, расселяются, поддерживают единство в борьбе за существование. Территорию распространения вида называют ареалом .

Например, заяц-беляк встречается по всей таёжной зоне Евразии. Местом обитания этого вида служат таёжные леса. В каждом лесу обитает группа особей зайца-беляка, изолированная от других таких групп. Все особи одного вида, населяющие определённую территорию, образуют популяцию . Сумма всех популяций и составляет вид.

Приспособления животных. Животные хорошо приспособлены к обитанию в определённых условиях. Их строение всегда соответствует месту обитания и образу жизни.

Так, изучая форму тела животных, мы непременно отметим, что у многих плавающих животных форма тела обтекаемая (рыбы). Роющие почвенные животные часто обладают червеобразной формой тела (дождевые черви ).

Один из характерных признаков животных - чёткая симметрия тела. По типу симметрии различаются радиально-симметричные и двусторонне-симметричные животные.

Радиальная симметрия свойственна животным, ведущим малоподвижный образ жизни. Через их тело можно провести несколько воображаемых плоскостей, каждая из которых делит животное на зеркально подобные друг другу половины. Двусторонне-симметричные животные - активно передвигающиеся организмы. Через их тело можно мысленно провести только одну плоскость, которая делит животное на две одинаковые половины. Эти животные имеют переднюю и заднюю, правую и левую части тела, парные органы (так, у лягушки пара глаз и др.).

Различны у животных покровы тела . Например, у лягушки, голая, покрытая слизью кожа. С такой кожей хорошо жить во влажных местах. У окуня кожа покрыта чешуей. Это не только защитное приспособление. Строение чешуи рыбы и скользкая плёнка на её поверхности способствуют быстроте скольжения вперед. Кожа голубя покрыта перьями, собаки - шерстью. Каждая из перечисленных особенностей вырабатывалась в процессе развития вида как приспособление к среде обитания и образу жизни.

Различны по форме и строению органы передвижения животных - ноги, крылья, ласты, плавники. А некоторые животные совсем не имеют органов передвижения (коралловые полипы и др.).

Происхождение организмов, их приспособленность и многообразие. Одним из самых интересных и важных вопросов биологии является вопрос: в чём причина такого многообразия живых организмов на нашей планете? Ведь только животных насчитывается около 2 млн. видов. Чем можно объяснить их удивительную приспособленность к условиям жизни? На Земле трудно найти такое место, где не обитало бы какое-либо существо.

Самую известную теорию, объясняющую многообразие животных на Земле, можно найти в книге великого английского биолога «Происхождение видов путём естественного отбора» (1859). В ней Дарвин показал, как в процессе исторического развития (эволюции), организмы вырабатывали разнообразные приспособления к среде, месту обитания и образу жизни, который они ведут.

Суть естественного отбора среди организмов заключается в том, что среди миллионов нарождающихся особей в живых остаются самые приспособленные… Приспособленные естественно к той среде обитания, к тем условиям, в которых живет конкретный вид. В дальнейшем они передадут свои, оказавшиеся полезными, признаки потомкам.

Таким образом, из поколения в поколение в результате естественного отбора виды изменяются в направлении всё большей приспособленности к условиям среды. Дарвин утверждает, что путём естественного отбора и формируется многообразие живой природы.

Учение Дарвина доказывает, что движущие силы эволюции - развития природы - находятся в ней самой. Одно из главных мест среди них принадлежит естественному отбору.

Взаимоотношения между животными, когда одни из них добывают, умерщвляют других и питаются ими, называются хищнечеством.

Хищники - это сокол , преследующий голубя ; жук , нападающий на гусеницу ; щука , ловящая плотву . Животные, на которых охотятся хищники, - их жертвы . У хищников есть приспособления для охоты - это ловчая паутона паука , мощные зубы волков или тигров и острые когти и клюв сов . У жертв существуют свои приспособления, чтобы скрыться или убежать от хищника, защититься от него. Это и быстрые ноги антилопы , и большие уши зайца , и покровительственная окраска хамелеона , и иглы ежа .

Хищники играют важную роль в природе - они сдерживают чрезмерное размножение животных, выбраковывают слабых и заболевших.

Животные, населяющие одно и то же место обитания или питающиеся сходной пищей, вступают в конкурентные отношения .

В состоянии конкуренции находятся, например, из зверей - горностаи и хорьки , питающиеся мышами и полевками ; из птиц - мухоловки и синицы , конкурирующие друг с другом из-за подходящих для гнездования убежищ. Каждый из пары конкурирующих видов находится в невыгодном положении.

Кроме того, у животных существуют и взаимовыгодные отношения - симбиоз . Это полезно для контактирующих животных.

Так, рак-отшельник специально пересаживает на свою раковину актинию . Она защищает рака-отшельника своими жгучими щупальцами от нападения врагов, а рак-отшельник, перемещаясь, позволяет малоподвижной актинии менять охотничьи угодья и ловить больше добычи.

Среди животных существуют и такие отношения, которые полезны для одного вида животных и безвредны для другого. Такие взаимоотношения называются квартирантством .

К примеру, в норе сурка могут поселяться различные насекомые, жабы, ящерицы . Они не приносят сурку ни вреда, ни пользы, а сурок предоставляет им свое убежище.

Животные - самая разнообразная группа организмов на Земле. У животных есть характерные отличия: они питаются готовыми органическими веществами, большинство могут активно передвигаться, растут только на ранних стадиях развития, у большинства животных наблюдается чёткая симметрия тела, имеются сложные системы органов. Животные обитают в различных средах и местах обитания. Их строение соответствует месту обитания и образу жизни. В этом и заключается причина такого многообразия живых организмов. В процессе исторического развития (эволюции), организмы вырабатывали разнообразные приспособления к среде, месту обитания и образу жизни, который они ведут. Из поколения в поколение в результате естественного отбора виды изменяются в направлении всё большей приспособленности к условиям среды.

Живые существа, населяющие нашу планету, удивительно разнообразны. Они отличаются друг от друга особенностями обмена веществ, строением клеток, подвижностью, размерами, продолжительностью жизни. Так, размеры бактерий составляют 0,5–2,0 мкм, а самое крупное современное млекопитающее – синий кит – может достигать в длину 30 м. Продолжительность жизни однолетних растений составляет несколько месяцев, а возраст некоторых секвой оценивается в 5 000 лет.

Мир живых существ Земли насчитывает не менее 2 млн видов. По оценкам некоторых специалистов, реальное количество биологических видов может превышать эти цифры по крайней мере на порядок. Все это многообразие организмов изучает систематика , основнойзадачей которой является построение системы органического мира . После торжества эволюционного учения в биологии систематика стремится к созданию такой системы органического мира, которая с возможной полнотой отражала бы эволюционные взаимоотношения, родственные связи между отдельными видами и группами видов, то естьбыла бы филогенетической . Филогенетическая систематика разрабатывается на всех таксономических уровнях: от видового и подвидового до уровня высших таксонов – классов, отделов (типов) и царств.

Наиболее крупными систематическими категориями (таксонами) являются надцарства живых существ. Они делятся на царства, те, в свою очередь, могут включать в себя подцарства. Царства или подцарства делятся на отделы (у растений) или типы (у животных), далее идут классы, затем – порядки (или отряды), семейства, роды и, наконец, виды.

Задача построения филогенетической системы органического мира весьма далека от своего разрешения в силу недостаточной изученности видового состава биосферы и сложности установления последовательности событий, удаленных от нас в историческом времени.

Большинством специалистов выделяются два биологических надцарства – прокариоты (доядерные организмы) и эукариоты (ядерные организмы). В надцарство прокариот объединяют организмы, клетки которых не имеют клеточного ядра, в надцарство эукариот – организмы, клетки которых имеют клеточное ядро. Кроме клеточных форм жизни, на Земле существуют неклеточные формы, проявляющие свойства живого лишь в клетках прокариот или эукариот – вирусы и плазмиды. Часто их выделяют в отдельное царство.

Надцарство доядерных организмов (procaryota) представлено одноклеточными организмами, сохранившими на протяжении длительной эволюции многие примитивные черты, свойственные первым древнейшим организмам Земли. Общее число известных видов – не менее 6 000. В их клетках, размеры которых составляют от 0,1 до 10 мкм, отсутствует настоящее клеточное ядро с ядерной мембраной, и генетический материал сосредоточен в так называемом нуклеоиде, состоящем из замкнутой в кольцо нити ДНК, которая не связана с белками и РНК и не является еще настоящей хромосомой, устроенной гораздо сложнее.

Лишены клетки прокариот и митохондрий, пластид, аппарата Гольджи, центриолей, микротрубочек и митотического веретена. Жгутиков нет или они относительно простые и имеют принципиально иное строение, чем у растений и животных. Как и для эукариот, для прокариот характерны мелкие органоиды – рибосомы, участвующие в синтезе белка, но они не связаны с какими-либо мембранами и отличаются от рибосом эукариот меньшими размерами и другими особенностями. Можно сказать, что у прокариот вся клетка целиком выполняет функцию митохондрии, а у фотосинтезирующих форм – еще и хлоропласта. Опорным каркасом клеточной стенки большинства прокариот служит гликопептид муреин.

Для прокариот характерно только бесполое размножение путем простого амитотического (протекающего без митоза) деления клетки. Обмен генетическим материалом не связан с размножением и осуществляется эпизодически, посредством половых процессов, не сопровождающихся слиянием нуклеоидов двух клеток.

Среди прокариотов встречаются анаэробы – существа, обитающие в бескислородной среде, иаэробы – организмы, нуждающиеся в кислороде для процесса дыхания. Многие прокариоты могут фиксировать молекулярный азот атмосферы, переводя его в соединения, доступные для растений. Питание прокариот осуществляется путем всасывания готовых питательных веществ через клеточную стенку (абсорбтивное гетеротрофное питание) или путем синтеза органических веществ из неорганических (автотрофное питание).

Существует множество подходов к классификации прокариот. Мы рассмотрим классификацию, согласно которой это надцарство подразделяют на три царства (или подцарства) –архебактерии, эубактерии и цианеи (цианобактерии, сине-зеленые водоросли).

Царство архебактерий (Archaebacteria) . Архебактерии были открыты в 1977 г. Эта малочисленная группа прокариот (около 40–50 видов) выделяется в отдельное царство вполне обоснованно. При том, что по ряду признаков архебактерии близки к остальным прокариотам (отсутствие ядра и мембранных органоидов в клетке, наличие плазмид и газовых вакуолей, строение жгутиков, размер рибосомальной РНК, способность к азотфиксации и серному дыханию), для них характерны как черты, сближающие их с эукариотами (строение генетического аппарата, форма рибосом), так и уникальные черты (строение клеточной стенки, тип фотосинтеза, способность некоторых видов расти при температурах выше 100°С).

Для архебактерий как группы в целом характерна способность существовать в широком диапазоне условий внешней среды. Среди них есть и анаэробы, и аэробы; организмы, обитающие при нормальном уровне кислотности и в условиях высокой концентрации кислот и солей. В этой группе наряду с микроорганизмаими, обитающими при нормальной температуре, описаны экстремальные термофилы, имеющие оптимальную температуру роста свыше 100°С. К архебактериям предположительно относятся микроорганизмы, обнаруженные на дне океана на глубине около 2,5 км, где давление достигает 260 атм, а температура воды в зонах выходящих со дна “черных гейзеров” – 250–300°С.

К царству архебактерий относят 5 групп прокариотных организмов:

1. Метанобразующие анаэробные бактерии , получающие энергию для роста за счет восстановления углекислого газа до метана, при этом водород они поглощают из атмосферы.

2. Экстремальные галофильные бактерии – аэробные бактерии, способные расти в насыщенном растворе хлорида натрия (от 12–15 % до 32 %). Эти бактерии являются фотосинтезирующими, но пигментом, участвующим в фотосинтезе, у них является не хлорофилл, а бактериородопсин.

3. Термоацидофильные серные аэробные бактерии – бактерии, оптимальными условиями существования которых являются высокие температуры (от +75 до +90 о С) и кислая среда (от рН 5–6 до рН 1–2).

4. Микоплазмоподобные бактерии (Thermoplasma acidophilum).

5. Анаэробные формы, обмен веществ которых связан с молекулярной серой.

Царство эубактерий (Eubacteria). Эубактерии – обширная и разнообразная группа одноклеточных микроорганизмов. Количество известных видов – не мене 4 000. По особенностям морфологии выделяют следующие группы бактерий: кокки (более или менее сферические), бациллы (палочки или цилиндры с закругленными концами), спириллы (жесткие спирали) и спирохеты (тонкие и гибкие волосовидные формы). Снаружи от клеточной мембраны большинство бактерий одето клеточной стенкой, несколько напоминающей целлюлозную стенку растительных клеток, но состоящей из других полимеров (в их состав входят не только углеводы, но и аминокислоты и специфические для бактерий вещества, например, гликопептид муреин). Эта оболочка не дает бактериальной клетке лопнуть, когда в нее за счет осмоса поступает вода. Поверх клеточной стенки часто находится защитная слизистая капсула. Многие бактерии снабжены жгутиками, с помощью которых они активно плавают.

Эубактерии распространены на Земле практически повсеместно. Они встречаются на дне озер и океанов, в быстротекущих реках и в вечной мерзлоте, в парном молоке и в ядерных реакторах. В атмосфере они присутствуют в каплях воды, их обилие там обычно коррелирует с запыленностью воздуха. Так, в городах дождевая вода содержит гораздо больше бактерий, чем в сельской местности. В холодном воздухе высокогорий и полярных областей их мало, тем не менее они встречаются даже в нижнем слое стратосферы на высоте 8 км. Бактерий особенно много в верхнем слое почвы: там их масса составляет примерно 2 тонны на гектар.

Весьма разнообразны эубактерии по особенностям питания. Они бывают гетеротрофами и автотрофами. Гетеротрофы (“питающиеся другими”) используют в качестве основного источника углерода органические (углеродсодержащие) вещества, синтезированные другими организмами, в частности, сахара. Окисляясь, эти соединения поставляют энергию и молекулы, необходимые для роста и жизнедеятельности клеток.

Гетеротрофные бактерии, разлагающие органические вещества отмерших организмов, называются сапротрофными. Они играют огромную роль в минерализации органики как животного, так и растительного происхождения.

Автотрофные бактерии не нуждаются в органических веществах, произведенных другими организмами. В качестве главного или единственного источника углерода они используют углекислый газ (CO 2). Включая CO 2 и другие неорганические вещества, в частности, аммиак (NH 3), нитраты (ХNO 3) и различные соединения серы, в сложные химические реакции, они синтезируют все необходимые им биохимические продукты.

Если для образования (синтеза) клеточных компонентов используется в основном световая энергия (фотоны), то процесс называется фотосинтезом, а способные к нему виды – фототрофами.

Хлорофилл фотосинтезирующих эубактерий – зеленых и пурпурных серных бактерий – представлен бактериохлорофиллами. У пурпурных бактерий хлорофилл замаскирован пурпурно-красным или коричневым пигментом. Для этих микроорганизмов характерен аноксигенный фотосинтез, не сопровождающийся выделением молекулярного кислорода – световая энергия используется для расщепления не воды, а других неорганических молекул, например, сероводорода (H 2 S). В результате также образуется водород, восстанавливающий углекислый газ до органических соединений, но кислород не выделяется, а образуется либо сера, либо серная кислота.

Если для эубактерий основной источник энергии – окисление химических веществ, они называются хемоавтотрофами. Хемоавтотрофы получают энергию при окислении неорганических веществ, а углерод – из СO 2 . Например, водородные бактерии получают энергию при окислении водорода до воды, железобактерии – при окислении соединений железа Fe 2+ до Fe 3+ , серобактерии – при окислении серы S 2– и S 4+ до S 0 и S 6+ , нитрифицирующие бактерии – при окислении аммиака до азотистой кислоты или азотистой кислоты до азотной. Эти организмы называют также хемолитотрофами, подчеркивая тем самым, что они “питаются” горными породами.

В настоящее время не существует общепринятой классификации эубактерий. Как правило, эубактерий разделяют на 22 типа, которые в зависимости от строения клеточной стенки эубактерии объединяют в три 3 группы:

1) бактерии с тонкой клеточной стенкой, грамотрицательные;

2) бактерии с толстой клеточной стенкой, грамположительные;

3) бактерии без клеточной стенки (класс Mollicutes – микоплазмы).

В стенках грамположительных бактерий очень высокое содержание гликопептидов (95 % от суммы веществ стенки). В стенках грамотрицательных бактерий лишь 5 % гликопептидов. У грамположительных бактерий клеточная стенка толстая, многослойная, у грамотрицательных – однослойная.

Среди тонкостенных грамотрицательных эубактерий различают сферические формы, или кокки (гонококки, менингококки, вейлонеллы); извитые формы – спирохеты и спириллы; палочковидные формы, включая риккетсии.

К толстостенным грамположительным эубактериям относят кокки (стафилококки, стрептококки, пневмококки); палочковидные формы, а также актиномицеты (ветвящиеся, нитевидные бактерии), коринебактерии (булавовидные бактерии), микобактерии и бифидобактерии.

Царство цианеи (синезеленые водоросли, Cyanobionta ) . Известно 150 родов цианей,объединяющих около 2 000 видов. Для цианей характерна сине-зеленая окраска, но встречается розовая и почти черная, что связано с наличием фотосинтезирующих пигментов: основного –хлорофилла а – и дополнительных фикобилинов (голубого – фикоцианина и красного –фикоэритрина). Для всех цианобактерий характерно автотрофное фотосинтетическое питание. В отличие от фотосинтезирующих эубактерий, у цианей при фотосинтезе происходит выделение молекулярного кислорода. Центральная часть цитоплазмы цианей содержит ядерное вещество, рибосомы, запасные вещества и газовые вакуоли. Вдоль оболочки клетки концентрическими слоями располагаются пластинки, содержащие хлорофилл и другие пигменты. Жгутики отсутствуют. Среди цианей имеются одноклеточные, колониальные и многоклеточные (нитчатые) организмы, обычно микроскопические, реже образующие шарики, корочки и кустики размером до 10 см.

Цианеи входят в состав планктона и бентоса пресных вод и морей, живут на поверхности почвы, в горячих источниках с температурой воды до 80°С, на снегу – в полярных областях и в горах; ряд видов обитает в известковом субстрате (“сверлящие водоросли”), некоторые являются симбионтами лишайников, простейших животных и наземных растений. Именно с интенсивнымразмножением цианей связано “цветение” воды в водоемах, которое может приводить к гибели рыб. Ряд видов цианей (носток, спирулина и др.) используют в пищу и в лечебных целях. Некоторые цианеи усваивают молекулярный азот, обогащая им почву.

Цианеи являются эволюционно древней формой, известной с докембрия. С их жизнедеятельностью связывают формирование строматолитов – слоистых каменных структур, возникших около 3,5 млрд лет назад. Строматолиты могли достигать огромных размеров, составляя существенный элемент океанического мелководья, сравнимый с современными коралловыми рифами. Подобные структуры образуются и сейчас у побережья Австралии, Багамских островов, в Калифорнийском и Персидском заливах, однако они редки и не достигают крупных размеров, так как ими питаются многочисленные животные, например. моллюски.

В настоящее время считается, что на древней Земле одновременно эволюционировали три различные ветви прокариот, характеризовавшиеся разным строением и различными способами получения энергии: архебактерии, эубактерии и уркариоты – предки эукариот. Отдельные представители различных групп эубактерий затем проникли в клетки уркариот и стали их симбионтами, превратившись в митохондрии и хлоропласты. Так на земле появились первые ядерные клетки – эукариоты. Это произошло примерно 1,4 млрд лет назад.

Надцарство ядерных организмов (eucaryota). Эукариоты – организмы, представленные клетками с настоящим ядром, окруженным ядерной мембраной. Генетическийматериал ядра заключен в хромосомах, в которых ДНК связана с белками и с РНК. В клеткахэукариот имеются многочисленные органоиды – центриоли, пластиды, митохондрии и хорошо развитая эндоплазматическая мембранная система. Жгутики или реснички, когда они имеются, обычно сложного строения. Деление клеток, в отличие от прокариот, у них происходит путем митоза. У эукариот есть типичный половой процесс с чередованием редукционного деления диплоидных ядер, происходящего в процессе мейоза, и слиянием гаплоидных ядер клеток. У многоклеточных эукариот этот процесс лежит в основе полового размножения. В отличие от прокариот, эукариоты не могут фиксировать атмосферный азот. Как правило, эукариоты являются аэробами. В надцарство эукариот входят 3 царства: животные (Animalia), грибы (Mycetalia) и растения (Vegetabilia).

Подцарство низших растений (Thallobionta). В это подцарство входят только водоросли, как одноклеточные, так и многоклеточные – растения, не имеющие эпидермы, устьиц и проводящего цилиндра. Органы полового и бесполого размножения одноклеточные или отсутствуют. Оплодотворенная яйцеклетка – зигота – обычно не превращается в типичный многоклеточный зародыш. Одноклеточные водоросли образуют фитопланктон, многоклеточные – либо взвешены в воде, либо прикреплены к субстрату.

В разных системах водоросли подразделяются на отделы – от одного (Phycophyta) до девяти. Чаще всего выделяются семь отделов: криптофитовые водоросли (Cryptophyta), эвгленовые водоросли (Euglenophyta), пиррофитовые водоросли (Pyrrophyta), золотистые водоросли (Chrysopnyta), бурые водоросли (Pnaeophyta), зеленые водоросли (Chiorophyta) и красные водоросли (Rhodophyta).

Подцарство высших растений (Embryobionta, или Telomobionta). Сюда относят только многоклеточные растения, наземные или вторичноводные. Органы полового и бесполого размножения многоклеточные. Зигота превращается в типичный многоклеточный зародыш. Растения с эпидермой, устьицами и – большая часть – с проводящим цилиндром. Прикрепленные организмы с сильно расчлененным телом, что обусловлено способом питания. Включает восемь отделов: риниевидные, или псилофиты (Rhyniophyta), моховидные (Вгуорhyta), плауновидные (Lycopodiophyta), псилотовидные (Psilotophyta), хвощевидные (Equisetophyta), папоротниковидные (Polypodiophyta), голосеменные (Pinophyta, или Gymnospermae) и цветковые, или покрытосеменные (Magnoliophyta, или Angiospermae).

Существование мира животных, включая человека, было бы невозможно без растений, чем и определяется их особая роль в жизни нашей планеты. Растения, синтезирующие в ходе фотосинтеза органические вещества, составляют основное звено в сложной цепи питания всех гетеротрофных организмов, включая человека. Именно деятельностью растений была создана и поддерживается атмосфера, содержащая кислород. Наземные растения образуют степи, луга, леса и другие растительные группировки, создавая ландшафтное разнообразие Земли. При непосредственном участии растений образуется почва.

Царство животных (Animalia) . Известно около 1,5 млн ныне существующих видов животных, по мнению некоторых ученых – 15–20 млн видов. Плотная клеточная стенка и пластиды в клетках животных, в отличие от растений, отсутствуют. Запасные углеводы откладываются в форме гликогена. Все животные – гетеротрофные организмы, то естьпитаются готовыми органическими соединениями и не способны ассимилировать неорганические вещества. Питание преимущественно голозойное, с заглатыванием пищи, но у некоторых представителей оно абсорбтивное, посредством всасывания веществ через поверхность тела. Животные – активно подвижные организмы, иногда прикрепленные. В царстве животных выделяют подцарство простейших и подцарство многоклеточных.

Подцарство многоклеточных животных (Metazoobionta , или Metazoa). Составляющие тело многоклеточных животных клетки качественно (морфологически и физиологически) дифференцированы и образуют различные ткани и органы. По мере развития органического мира строение и функции животных все более усложнялись – возникли двигательная, пищеварительная, выделительная и половая, дыхательная, кровеносная системы, а также нервная система и органы чувств. Появились приспособления, обеспечивающие биохимическое постоянство внутренней среды, развились специальные сложные формы поведения.

Обычно выделяют около 16 типов многоклеточных животных. Наиболее общепринятой является следующая классификация: губки (Porifera, или Spongia), кишечнополостные (Coelenterata, или Cnidaria), гребневики (Ctenophora), плоские черви (Platyhelminthes), немертины (Nemertinea), первичнополостные черви (Aschelminthes, или Nemathelminthes), кольчатые черви (Апnelida), членистоногие (Arthropoda), онихофоры (Onychophora), моллюски (Mollusca), щупальцевые (Lophophorata, или Tentaculata), иглокожие (Echinodermata), погонофоры (Pogonophora), щетинкочелюстные (Chaetognatha), полухордовые (Hemichordata) и хордовые (Chordata), к которым относят подтип позвоночные (Vertebrata).

Большинство типов животных встречается преимущественно в морях. Тип членистоногие по числу известных видов превосходит все другие типы – он включает свыше 1 млн видов. Внутри этого типа наиболее многочисленным является класс насекомые.

Царство грибов (Mycetalia, Fungi , или Mycota) . В настоящее время известно свыше 100 тыс. видов грибов. Клетки грибов с плотной клеточной стенкой, как правило, хитиновой. Запасные углеводы представлены, главным образом, в форме гликогена. Грибы, как и животные, – гетеротрофные организмы; питание абсорбтивное, редко голозойное. Они обычно поселяются на растениях, животных или их остатках. Для своего развития грибы нуждаются в свободном кислороде, все они относятся к числу аэробных организмов, но некоторые, в частности, дрожжи, могут довольствоваться малым количеством кислорода. Многие вызывают различные виды брожения: спиртовое, лимоннокислое и др. Оптимальный рост у большинства грибов наблюдается при температуре 20–25°C, у некоторых он может осуществляться при температуре в пределах от 2 до 40°C. Грибы размножаются гаплоидными спорами, при прорастании которых происходит мейоз. Обычно являются прикрепленными организмами, подобно растениям.

К грибам относятся слизевики, плесени, наблюдаемые на разлагающихся растениях и почве, дрожжи, используемые в производстве пищевых продуктов, шляпочные грибы, среди которых много как съедобных, так и ядовитых видов. Грибы являются возбудителями многих болезней сельскохозяйственных культур (головни, ржавчины), животных и человека (парша, стригущий лишай – трихофития, кандидамикоз, гистоплазмоз, микроспориоз).

Подразделяются на 2 подцарства, общее происхождение которых не доказано и у многих микологов вызывает сомнение.

Подцарство миксомицетов (низшие, слизистые грибы – Myxobionta). Вегетативная фаза состоит из плазмодия (многоядерной подвижной протоплазматической массы, лишенной клеточных стенок) или псевдоплазмодия (агрегата голых одноядерных амебоидных клеток, сохраняющих свою индивидуальность). Питание как голозойное, так и абсорбтивное. Жгутиконосные клетки, когда они имеются, обычно несут два неодинаковых жгутика.

Подцарство настоящих грибов (высшие грибы – Mycobionta). Вегетативная фаза у высших грибов состоит из нитей (гиф), образующих мицелий (грибницу), или клеток с ясно выраженной клеточной стенкой. Питание только абсорбтивное. Жгутиконосные клетки, когда они имеются, с одним или двумя жгутиками. Включает отделы: мастигомицеты, или зооспоровые грибы (Mastigomycota), зигомицеты (Zygomycota), аскомицеты (Ascomycota) и базидиомицеты (Basidiomycota), а также искусственный отдел несовершенные грибы (Deuteromycota).

Большинство микологов склоняется к происхождению высших грибов от миксомицетов, а через них – от простейших. Близость грибов к животным подтверждается и данными биохимии: они обнаруживают сходство по многим путям азотного обмена, первичной структуре транспортных РНК и т. д.