СтруктураКласическата биоекология включва:
аутекология (екология на отделните организми),
демекология (екология на популациите и видовете),
синекология (екология на съобщества от организми).
В екологията също има:
- екология на различни систематични групи (екология на гъби, растения, бозайници и др.),
- жизнена среда (земя, почва, море и др.),
- еволюционна екология (връзката между еволюцията на видовете и съпътстващите условия на околната среда),
- ред приложни области(медицински, селскостопанска екология, екологични и икономически науки).
Жилищна среда - това е част от природата, в която живеят организмите:
- вода,
- въздух,
- почвата,
- организъм.
Водна жизнена среда.
Водата е основната среда за живите същества, тъй като в нея се е зародил животът. Повечето организми не са способни на активен живот без вода да попадне в тялото или понебез да се поддържа определено съдържание на течности в тялото. Вътрешна средаОрганизмът, в който протичат основните физиологични процеси, очевидно все още запазва характеристиките на средата, в която е протекла еволюцията на първите организми. Така съдържанието на сол в човешката кръв (поддържано на относително постоянно ниво) е близко до това в океанската вода. Свойствата на водната океанска среда до голяма степен определят химическата и физическата еволюция на всички форми на живот. У дома отличителна черта Водната среда е нейната относителна стабилност (амплитудата на сезонните или дневните температурни колебания във водната среда е много по-малка, отколкото в земно-въздушната среда). Релефът на дъното, разликите в условията на различните дълбочини, наличието на коралови рифове и др. създават разнообразие от условия във водната среда.
Характеристики на водната среда произтичат от физико-химИмоти вода. Да, голяма екологично значениеимат висока плътност и вискозитет на водата. Специфичното тегло на водата е сравнимо с това на тялото на живите организми. Плътността на водата е приблизително 1000 пъти по-висока от плътността на въздуха. Ето защо водни организми(особено активно движещите се) срещат голяма сила на хидродинамично съпротивление. Поради тази причина еволюцията на много групи водни животни върви в посока на развитие на форми на тялото и видове движения, които намаляват съпротивлението, което води до намаляване на енергийните разходи за плуване. По този начин сред представителите се среща опростена форма на тялото различни групиорганизми, живеещи във вода - делфини (бозайници), костни и хрущялни риби.
Високата плътност на водата също е причина механичните вибрации да се разпространяват добре във водната среда. Имаше важнов еволюцията на сетивните органи, пространствената ориентация и комуникацията между водните обитатели. Скоростта на звука във водната среда, четири пъти по-голяма от тази във въздуха, определя по-високата честота на ехолокационните сигнали.
Поради висока плътностВъв водната среда неговите обитатели са лишени от задължителната връзка със субстрата, която е характерна за сухоземните форми и е свързана със силите на гравитацията. Следователно има цяла група водни организми (както растения, така и животни), които съществуват без задължителна връзка с дъното или друг субстрат, „плаващ“ във водния стълб. Електрическата проводимост отвори възможността за еволюционно формиране на електрически сетивни органи, защита и нападение.
Земно-въздушна среда живот характеризираогромно разнообразие условия на живот, екологични ниши и организми, които ги обитават. Важно е да се отбележи, че организмите играят основна роля при формирането на условията на земно-въздушната среда на живот и преди всичко газов съставатмосфера. Почти целият кислород земна атмосфераима биогенен произход.
Основните функцииземно-въздушна среда са големи амплитудни изменения фактори на околната среда, хетерогенност на околната среда, действието на гравитационните сили, ниска плътноствъздух. Комплекс от физико-географски и климатични фактори, характерни за определена природна зона, води до еволюционно формиране на морфофизиологична адаптация на организмите към живот в тези условия, разнообразие от форми на живот.
Атмосферният въздух се характеризира с ниска и променлива влажност. Това обстоятелство до голяма степен ограничи (ограничи) възможностите за развитие на наземно-въздушната среда, а също така насочи еволюцията водно-солевия метаболизъми структури на дихателните органи.
Почвата как жизнената среда е резултат от дейността на живите организми. Организмите, населили земно-въздушната среда, доведоха до появата на почвата като уникално местообитание. Почвата есложна система , включително твърда фаза (минерални частици), течна (почвена влага) и газообразна. Връзката между тези три фази определя характеристиките на почвата като жизнена среда. важноособеност почва също е наличието на определено количество органична материя. Образува се в резултат на смъртта на организмите и е част от техните екскрети (секрети).
Условията на местообитанието на почвата определят такива свойства на почвата като аерация (т.е. наситеност на въздуха), влажност (наличие на влага), топлинен капацитет и топлинен режим (дневни, сезонни, годишни температурни колебания). Топлинният режим е по-консервативен в сравнение със земно-въздушната среда, особено на големи дълбочини. Като цяло почвата има доста стабилни условия за живот. Вертикалните разлики са характерни и за други свойства на почвата, например проникването на светлина зависи от дълбочината.
Почвената среда заема междинно положениемежду водна и земно-въздушна среда. Почвата може да приеме организми, които имат както водни, така и тип въздухдишане. Вертикалният градиент на проникване на светлина в почвата е още по-изразен, отколкото във водата. Микроорганизмите се намират в цялата дебелина на почвата, а растенията (предимно кореновите системи) са свързани с външните хоризонти. Почвените организми се характеризират с специфични органии видове движение (вкопаване на крайници при бозайници; способност за промяна на дебелината на тялото; наличие на специализирани капсули на главата при някои видове); форми на тялото; издръжливи и гъвкави корици; намаляване на очите и изчезване на пигменти. Сред обитателите на почвата сапрофагията е широко развита - ядене на трупове на други животни, гниещи останки и др.
Фактори на околната среда - елементи на околната среда, които влияят на организмите, в отговор на които организмите реагират с адаптивни реакции.
По природа те се отличават:
- неорганични или абиотични фактори: температура, светлина, вода, въздух, вятър, соленост и плътност на околната среда, йонизиращо лъчение;
- биотични факторисвързани със съвместния живот, взаимното влияние на животните и растенията един върху друг;
- антропогенни фактори- човешко въздействие, човешка дейноствърху природата; по обхвата и глобалността на въздействието си те се доближават до геоложките сили.
Всеки от факторите на средата е незаменим. По този начин липсата на топлина не може да бъде заменена с изобилие от светлина, а минералните елементи, необходими за храненето на растенията, не могат да бъдат заменени с вода.
Антропогенен фактори свързани с човешката дейност, под въздействието на която се променя и формира околната среда. Човешката дейност обхваща практически цялата биосфера: минното дело, развитието на водните ресурси, развитието на авиацията и космонавтиката оказват влияние върху състоянието на биосферата. В резултат на това в биосферата възникват разрушителни процеси, които включват замърсяване на водата, " Парников ефект“, свързани с повишаване на концентрацията на въглероден диоксид в атмосферата, увреждане на озоновия слой, „киселинни дъждове” и др.
Организми адаптирам се(адаптиране) към влиянието на определени фактори в процеса на естествен подбор. Определят се адаптивните им възможности норма на реакцияпо отношение на всеки от факторите, както постоянно действащи, така и колебливи в стойностите си. Например, продължителността на дневните часове в определен регион е постоянна, но температурата и влажността могат да варират в доста широки граници.
Факторите на околната среда се характеризират с интензивността на действие, оптималната стойност ( оптимално), максималните и минималните стойности, в рамките на които е възможен животът на даден организъм. Тези опции са за представители различни видовеса различни.
Отклонението от оптимума на всеки фактор, например намаляване на количеството храна, може да се стесни граници на издръжливостптици или бозайници във връзка с понижаването на температурата на въздуха.
Фактор, чиято стойност е този моменте на границите на издръжливостта, или надхвърля тях се нарича ограничаване.
Интензивността на въздействието на различните фактори на околната среда върху популацията като цяло се нарича правило за оптималност и се описва графично. По ординатната ос е показан размерът на популацията в зависимост от дозата на даден фактор (абсцисната ос). Идентифицирани са оптималните дози на фактора и дозите на фактора, при които възниква инхибиране на жизнената активност на даден организъм. На графиката това съответства на пет зони : оптимална зона, вдясно и вляво от нея песимум зони (от границата на оптималната зона до max или min) и летални зони (разположени отвъд max и min), в които размерът на популацията е 0. Интензитетът на фактора което е най-благоприятно за жизнената активност се нарича оптимално или оптимално. Наричат се границите, извън които е невъзможно съществуването на даден организъм по-ниски и горни границииздръжливост .
Еврибионти -
организми, живеещи в различни условиясреда (толерират широк диапазон от факторни колебания).
Стенобионти -
организми, които изискват строго определени условия на съществуване (тесен диапазон от факторни колебания).
При комплексно въздействие различни факторивърху организмите ограничаване(ограничаващ развитието на организмите) фактор е фактор, който е в дефицит или излишък. Така наречената „цев на Либих“ помага да се представи образно тази ситуация. Представете си варел, в който дървените летви отстрани са с различна височина. Ясно е, че на каквато и височина да са другите летви, в цевта можеш да налееш точно толкова вода, колкото е дължината на най-късата летва.
Законът за оптимума, минимума и максимума.
Този закон гласи, че най-високият добив може да се получи само при средното, тоест оптимално наличие на жизнения фактор на растението.
Ефектът от този закон се проявява ясно, когато растенията се отглеждат на фона на различни доставки на всеки един фактор на живота, например вода, топлина, въглероден диоксид или друг. Във всички случаи, когато количеството на фактора се увеличи от минимално до оптимално, условията за растеж на растенията ще се подобрят и добивът ще се увеличи. С по-нататъшно увеличаване на количеството на фактора, добивът ще започне да намалява, докато достигне близо до нула при максимално количествожизнен фактор на растенията.
Растежът на култивираните растения се влияе не от един фактор на живота, а от комбинация от фактори на живота и условията на околната среда. Установено е, че чрез промяна само на един фактор от живота, без пряко въздействиев останалата част увеличението на добива постепенно избледнява и след това напълно спира поради същите допълнителни дози от фактора. Причината за това е ограничаващото влияние на други жизнени фактори, тъй като влиза в действие законът за минимума, или ограничаващите фактори - добивът на земеделските култури зависи от жизнения фактор, който е в относителен минимум.
Закон за минимума, или ограничаващи фактори, също е свързано с физиологията на растенията, където се тълкува по следния начин; фактор, който е в относителен минимум, ограничава въздействието на всички други фактори на живота. Предполага се, че жизнените фактори действат върху растенията изолирано едно от друго. Това обаче не се среща в природата. Многобройни експерименти и практика са установили, че жизнената дейност на култивираните растения наистина зависи от жизнени фактори, които са сравнително минимални, но в в някои случаилипсата на някои жизнени фактори може да бъде донякъде изгладена добро осигуряванедруги жизнени фактори. Например, ако въглеродният диоксид е ограничаващият фактор в процеса на фотосинтеза, тогава това ограничение може да бъде премахнато по няколко начина: първо, чрез увеличаване на концентрацията въглероден двуокисв атмосферния въздух около растенията; второ, чрез създаване на оптимална температура на околната среда. Последното ще доведе до повишена дифузия на молекули въглероден диоксид от заобикаляща средав междуклетъчните пространства на листата, тоест за по-добро снабдяване на хлоропластите с въглероден диоксид.
Сложността на взаимоотношенията между факторите на живота помежду им, както и между тях и растенията, не позволява опростено разбиране на действието на закона за минимума или ограничаващите фактори.
В производствени условия е необходимо да се познават факторите на живота, които са в първия, втория и следващите минимуми, и да се премахне ограничаващото им влияние с помощта на агротехнически и други техники.
Не само жизнените фактори могат да ограничат добива, но и неблагоприятни условиясреда: почвена, фитологична и агротехническа, например киселинност на почвата, нейното замърсяване. Трябва да се вземат мерки за ограничаването им отрицателно влияниевърху културните растения.
Биологични ритми.
Много биологични процеси в природата протичат ритмично, т.е. различни състояния на тялото се редуват с доста ясна периодичност. ДА СЕ външни факторивключват – промени в осветеността (фотопериодизъм), температура (термопериодизъм), магнитно поле, интензитет на космическата радиация. Растежът и цъфтежът на растенията зависят от взаимодействието между техните биологични ритми и промените във факторите на околната среда. Същите тези фактори определят времето на миграции на птици, линеене на животни и т.н.
Фотопериодизъм
– фактор, който определя продължителността на светлата част на деня и от своя страна влияе върху проявата на други фактори на околната среда. Продължителността на дневните часове е сигнал за смяната на сезоните за много организми. Много често тялото се влияе от комбинация от фактори и ако някой от тях е ограничаващ, то влиянието на фотопериода намалява или изобщо не се проявява. При ниски температури, например, растенията не цъфтят.
Тематични задачи
A1. Организмите са склонни да се адаптират
1) към няколко най-значими фактори на околната среда
2) към един фактор, който е най-важен за тялото
3) към целия комплекс от фактори на околната среда
4) главно към биотични фактори
A2. Ограничаващият фактор се нарича
1) намаляване на степента на оцеляване на вида
2) най-близо до оптималното
3) с широк диапазон от стойности
4) всякакви антропогенни
A3. Ограничаващият фактор за пъстървата може да бъде
1) скорост на водния поток
2) повишаване на температурата на водата
3) бързеи в потока
4) продължителни дъждове
A4. Морската анемона и ракът отшелник са във връзка
1) хищнически
3) неутрален
4) симбиотичен
A5. Биологичният оптимум е положително действие.
1) биотични фактори
2) абиотични фактори
3) всички видове фактори
4) антропогенни фактори
A6. Повечето важно устройствобозайниците да живеят в нестабилни условия на околната среда може да се счита за способността да
1) саморегулация
2) спряна анимация
3) защита на потомството
4) висока плодовитост
A7. Фактор, причиняващ сезонни променив живата природа е
1) атмосферно налягане
2) продължителност на деня
3) влажност на въздуха
4) температура на въздуха
A8. Антропогенният фактор включва
1) конкуренция между два вида за територия
4) бране на горски плодове
A9. изложени на фактори с относително постоянни стойности
1) домашен кон
3) говежда тения
4) човек
A10. Има по-широка норма на реакция по отношение на сезонните температурни колебания
1) езерна жаба
2) водна муха
4) пшеница
В 1. Биотичните фактори включват
1) органични останки от растения и животни в почвата
2) количеството кислород в атмосферата
3) симбиоза, жилище, хищничество
4) фотопериодизъм
5) смяна на сезоните
6) размер на популацията
В рамките на биосферата можем да различим четири основни местообитания. Това водна среда, земно-въздушна среда, почва и среда, образувана от самите живи организми.
Водна среда
Водата служи като местообитание за много организми. От водата те получават всички необходими за живота вещества: храна, вода, газове. Следователно, колкото и разнообразни да са водните организми, всички те трябва да бъдат приспособени към основните характеристики на живота във водната среда. Тези характеристики се определят от физичните и химичните свойства на водата.
Хидробионтите (обитатели на водната среда) живеят както в прясна, така и в солена вода и се делят на \(3\) групи според местообитанието си:
- планктон - организми, живеещи на повърхността на водни тела и пасивно движещи се поради движението на водата;
- нектон - активно се движи във водния стълб;
- бентос - организми, които живеят на дъното на резервоари или се ровят в тиня.
Много малки растения и животни постоянно се реят във водния стълб, живеейки в окачено състояние. Възможността за издигане се предоставя не само физични свойствавода, която има подемна сила, но също специални устройствасамите организми, например, чрез множество израстъци и придатъци, значително увеличаващи повърхността на тялото им и следователно увеличавайки триенето с околната течност.
Плътността на тялото на животни като медузите е много близка до тази на водата.
Освен това им помага да останат във водния стълб характерна форматяло, наподобяващо парашут.
Активните плувци (риби, делфини, тюлени и др.) имат вретеновидно тяло и крайници под формата на плавници.
Движението им във водната среда е улеснено, освен това, поради специалната структура на външните капаци, които отделят специална смазка - слуз, която намалява триенето с водата.
Водата има много висок топлинен капацитет, т.е. способност за акумулиране и задържане на топлина. Поради тази причина във водата няма резки температурни колебания, които често се случват на сушата. Много дълбоките води могат да бъдат много студени, но благодарение на постоянната температура, животните са успели да развият редица адаптации, които осигуряват живот дори при тези условия.
Животните могат да живеят в огромни океански дълбочини. Растенията оцеляват само в горния слой на водата, където постъпва необходимата за фотосинтезата лъчиста енергия. Този слой се нарича светлинна зона .
Тъй като повърхността на водата отразява по-голямата част от светлината, дори в най-прозрачните океански води дебелината на светлинната зона не надвишава \(100\) m. Животните на големи дълбочини се хранят или с живи организми, или с останки от животни растения, които постоянно падат от горния слой.
Подобно на сухоземните организми, водните животни и растения дишат и се нуждаят от кислород. Количеството кислород, разтворен във водата, намалява с повишаване на температурата. Освен това кислородът се разтваря по-слабо в морската вода, отколкото в прясната вода. Поради тази причина водата открито мореТропическата зона е бедна на живи организми. И обратно, полярните води са богати на планктон - малки ракообразни, с които се хранят риби и големи китоподобни.
Солният състав на водата е много важен за живота. Йоните \(Ca2+\) са от особено значение за организмите. Мидите и ракообразните се нуждаят от калций, за да изградят своите черупки или черупки. Концентрацията на соли във водата може да варира значително. Водата се счита за прясна, ако един литър съдържа по-малко от \(0,5\) g разтворени соли. Морска водаХарактеризира се с постоянна соленост и съдържа средно \(35\) g соли на литър.
Наземна въздушна среда
Сухоземната въздушна среда, усвоена в хода на еволюцията по-късно от водната, е по-сложна и разнообразна и е обитавана от по-високо организирани живи организми.
Най-важният фактор в живота на живеещите тук организми са свойствата и състава на заобикалящите ги въздушни маси. Плътността на въздуха е много по-ниска от плътността на водата, така че земни организмиПоддържащите тъкани са силно развити - вътрешният и външният скелет. Формите на движение са много разнообразни: бягане, скачане, пълзене, летене и др. Във въздуха летят птици и някои видове насекоми. Въздушните течения носят растителни семена, спори и микроорганизми.
Въздушните маси са в постоянно движение. Температурата на въздуха може да се промени много бързо и големи пространства, следователно организмите, живеещи на сушата, имат множество адаптации, които им позволяват да издържат резки променитемператури или ги избягвайте.
Най-забележителното от тях е развитието на топлокръвието, възникнало именно в земната въздушна среда.
Химичният състав на въздуха (\(78%\) азот, \(21%\) кислород и \(0,03%\) въглероден диоксид е важен за живота на растенията и животните. Въглеродният диоксид например е най-важната суровина за фотосинтезата. Въздушният азот е необходим за синтеза на протеини и нуклеинови киселини.
Количеството водна пара във въздуха (относителната влажност) определя интензивността на транспирационните процеси в растенията и изпарението от кожата на някои животни. Организмите, живеещи в условия на ниска влажност, имат множество адаптации, за да предотвратят сериозна загуба на вода. Например пустинните растения имат мощен коренова система, способен да изпомпва вода в растението от голяма дълбочина. Кактусите съхраняват вода в тъканите си и я използват пестеливо. В много растения, за да се намали изпарението, листните остриета се превръщат в бодли. Много пустинни животни спят зимен сън през най-горещия период, който може да продължи няколко месеца.
Почвата - това е горният слой земя, трансформиран в резултат на жизнената дейност на живите същества. Това е важен и много сложен компонент на биосферата, тясно свързан с останалите й части. Почвеният живот е необичайно богат. Някои организми прекарват целия си живот в почвата, други прекарват част от живота си. Между частиците на почвата има множество кухини, които могат да бъдат запълнени с вода или въздух. Следователно почвата се обитава както от водни, така и от дишащи въздух организми. Почвата играе огромна роля в живота на растенията.
Условията за живот в почвата до голяма степен се определят от климатичните фактори, най-важен от които е температурата. Въпреки това, когато се навлезе по-дълбоко в почвата, температурните колебания стават все по-малко забележими: дневните температурни промени бързо избледняват, а с увеличаване на дълбочината сезонните температурни промени също изчезват.
Дори на малка дълбочина има пълен мрак. Освен това, докато потъвате в почвата, съдържанието на кислород намалява, а съдържанието на въглероден диоксид се увеличава. Следователно само анаеробни бактерии, докато в горни слоевеВ допълнение към бактериите почвите съдържат изобилие от гъби, протозои, кръгли червеи, членестоноги и дори относително големи животни, които правят проходи и изграждат убежища, например къртици, земеровки, къртици.
Средата, образувана от самите живи организми
Очевидно е, че условията на живот в друг организъм се характеризират с по-голямо постоянство в сравнение с условията на външната среда.
Следователно организмите, които намират място в тялото на растенията или животните, често губят напълно необходимите за свободно живеещите видове органи и системи. Те нямат развити сетивни органи или органи за движение, но развиват адаптации (често много сложни) за задържане в тялото на гостоприемника и ефективно размножаване.
източници:
Каменски А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. 9 клас // Дропла
Каменски А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. Обща биология ( основно ниво на) 10-11 клас // Дропа
Предимства на биологичните методи
Дългосрочни наблюдения, които наричаме мониторинг с помощта на съвременната терминология, са извършвани само върху промените в концентрациите в околната среда на определени вредни вещества и някои други параметри на състоянието на околната среда, свързани главно с естествени причини. За разлика от динамиката на екосистемите, причинена от природни фактори, техните промени под влияние на антропогенни и техногенни факторисе случи много бързо.
Логично е да се предположи, че тъй като живите организми се влияят силно и негативно от различни химични примеси в околната среда, то качеството на околната среда трябва да се оценява чрез химични методи. Това обаче не е съвсем вярно. Факт е, че често химическите методи не могат да определят наличието на вредни вещества в околната среда поради ниската им концентрация, но поради ефекта на тяхната кумулация вредни ефектисе оказва осезаемо.
Бележка 1
По същия начин химичните методи не могат да отразят спецификата на комбинираното въздействие на няколко вредни вещества върху организма, което не може да се сведе до сумирането на отделните ефекти. И накрая, съществува феноменът на адаптация, поради който въздействието на еднакви концентрации на едни и същи замърсители върху различните поколения организми е неравномерно. Всички тези недостатъци химични методистават маловажни за биологичните.
Биологични тестови обекти
Определение 1
Тестовите обекти са организми, използвани за оценка на токсичността на химикали, промишлени емисии, атмосферни замърсители, природни и Отпадъчни води, почви, дънни утайки на резервоари, фуражи и др.
Това са своеобразни „сензори“ на сигнална информация, показващи степента на токсичност на околната среда, те позволяват да се заменят сложните химически анализи и дават възможност за бързо установяване на факта на токсичност (токсичност, вредност) на околната среда; на зависимостта му от едно лесно определяемо аналитично вещество или цял комплекс от химически неопределени вещества. Тестови обекти с висока степенприближенията ни позволяват да дадем количествено определянениво на токсичност на замърсяването на въздуха, водата и почвата.
Най-често използваните обекти са различни организми– растения, безгръбначни и гръбначни животни.
Методите за изследване също са различни. Това е изследване на видовия състав и изобилието от биоиндикатори в общностите, лабораторни изследвания, в който се отбелязва влиянието на тестваната среда върху оцеляването, плодовитостта и стабилността на развитие на организмите. Популярни обекти на такова изследване са:
- семена от редица растения,
- лишеи,
- Дафния,
- много водни безгръбначни,
- риба,
- и т.н.
Бележка 2
Целият метод често се наименува според използвания обект, например метод, базиран на използването на лишеи като тестов обект, се нарича индикация за лишеи.
Тестовите обекти трябва да бъдат чувствителни към естеството и състава на субстрата, микроклиматичните условия и състава на околната среда. Използването им като обекти на глобален мониторинг се улеснява от широко използванеи изразена реакция към външни влияния, въпреки факта, че собствената променливост на тези организми трябва да бъде относително незначителна.
Тестовите обекти служат като интегрален индикатор за състоянието на околната среда и косвено изразяват чрез реакцията си общата "благоприятност" на комплекса от абиотични фактори на околната среда за биотата. В допълнение, повечето химични съединения, които имат вредно въздействие върху организмите, са включени в емисиите на повечето промишлени производства, което прави възможно използването на биологични тестови обекти за фина индикация на антропогенното натоварване.
Най-финият механизъм на такива изследвания е изследването на стабилността на развитието, което дава възможност да се оценят слабите нива на въздействие върху околната среда, които не водят до смъртта на организмите.
Биологични системи
Система- е съвкупност от компоненти, които си взаимодействат и образуват едно цяло.
Видове биологични системи:
Отворени и затворени (за енергия, информация, вещества)
Живи (биологични, социални) и неживи (химически, физически)
Високо подредени (организми) и ниско подредени (кристали)
Саморегулиращи се (организми) и с външна регулация (химични реакции)
Общи характеристики на системите:всяка система се състои от елементи, части (подсистеми) и има определена структура.
Системни свойства:цялостност (подчинение на компонентите на обща цел); взаимосвързаност (промяна в един компонент води до промяна в други); йерархия (системата може да бъде част от друга по-голяма система).
Принципи на организация на биологичните системи
- Отвореност – биологичните системи са отворени за навлизане на вещества, енергия и информация в тях.
- Висок ред – съгласуваност между компонентите, които формират системата; ефективно използваневходяща енергия.
- Оптимален дизайн - най-успешните комбинации от елементи и части; биологичните системи включват най-леките химични елементи; спестяване строителен материал, минимизиране на живата материя.
- Управляемостта е преходът от едно състояние в друго.
- Йерархията е взаимното подчинение на елементи и части.
Нива на организация на живата материя
Молекулярно ниво
Определя се от химичния състав на живите системи (органични и неорганични молекули и техните комплекси), биохимични процеси- метаболизъм и преобразуване на енергия, съхранение и предаване на наследствена информация. На това ниво има граница между живата и неживата природа.
Система: биополимери - протеини, нуклеинови киселини.
Процеси: трансфер на генетична информация - репликация, транскрипция, транслация.
Органоидно-клетъчно ниво
Определя се от структурата и функционирането на клетките, тяхната диференциация и специализация по време на развитието и механизмите на делене. Няма неклетъчни форми на живот и вирусите могат да проявяват свойствата на живите системи само в живите клетки.
Система: клетка.
Процеси: клетъчен метаболизъм, жизнени циклии делене, които се регулират от ензимни протеини.
Тъканно ниво
Причинява се от колекция от клетки, които са сходни по структура и обединени от обща функция.
Система: плат.
Процеси: процеси на взаимодействие на клетките в многоклетъчен организъм.
Органно ниво
Тя се определя от структурата и жизнената активност на няколко вида тъкани, които образуват отделни органи.
Система: орган.
Процеси: процеси на взаимодействие между органи и системи от органи.
Организмово ниво
Тя се определя от особеностите на структурата и функционирането на отделните индивиди, механизмите на координирана работа на органите и системите от органи и реакциите към променящите се условия на околната среда.
Система: организъм.
Процеси: онтогенеза, метаболизъм, хомеостаза, размножаване.
Популационно-видово ниво
То се определя от взаимоотношенията между организмите от една и съща популация, между организмите и тяхното местообитание.
Система: популация, вид.
Процеси: промени в генофонда, елементарни еволюционни промени.
Биогеоценотично (екосистемно) ниво
Определя се от взаимоотношенията между организмите от различни видове и различната сложност на организацията.
Система: биогеоценоза (екосистема).
Процеси: циркулация на веществата и трансформация на енергия в биогеоценоза (екосистема), хранителни вериги и мрежи.
Биосферно ниво
Обуславя се от взаимоотношенията между различните екосистеми (биогеоценози), кръговрата на веществата и преобразуването на енергията.
Система: Биосфера.
Процеси: кръговрат на веществата и преобразуване на енергия.
Основни свойства на живите системи
1. Единство химичен състав
Живите организми са изградени от същото химически елементи, като телата на неживата природа, само че в различни пропорции - 98% от химичния състав на живите организми е въглерод, кислород, водород и азот.
2. Метаболизъм
Всички живи организми са способни да обменят вещества с околната среда, докато абсорбират необходими веществаи отделят отпадъчни продукти. Метаболизмът осигурява хомеостаза - постоянство физичен и химичен съставтялото и всички негови части. Метаболизмът се среща и в неживата природа, но в този случай те се движат (отмива се почвата) или става само тяхната промяна. агрегатно състояние(изпаряване на водата), а при биологичния метаболизъм – тяхното превръщане.
3. Самовъзпроизвеждане (възпроизвеждане)
Живите организми са способни да възпроизвеждат собствения си вид. Това свойство се основава на образуването на нови молекули и структури на базата на информация, съхранявана в ДНК. Благодарение на самовъзпроизвеждането не само цели организми, но и клетките и клетъчните органели след деленето са идентични на своите предшественици.
4. Наследственост
Способността на организмите да запазват и предават от поколение на поколение признаци, свойства, особености, т.е. осигуряват приемственост на поколенията.
5. Променливост
Способността на организмите да придобиват нови характеристики и свойства по време на живота, която се основава на процеса на промяна на ДНК молекулите. Това свойство осигурява материал за естествен подбор.
6. Развитие и растеж
Развитието е универсално свойство на материята - необратимо, насочено, естествено изменение на живите и неживите системи, в резултат на което възникват качествено нови състояния на системите. Развитието на живите системи е представено от индивидуално развитие (онтогенеза) и историческо развитиевид (филогенеза). Развитието е съпроводено с растеж - увеличаване на размера, масата и обема на тялото.
7. Раздразнителност
Способността на организмите да реагират избирателно на външни влияниязаобикаляща среда. Промените в условията на околната среда по отношение на тялото са дразнене и реакция на тялото към външни стимули- раздразнителност - показател за чувствителността на организма към дразнители. При растенията - тропизми (промени в моделите на растеж): геотропизъм, хелиотропизъм, аеротропизъм, реотропизъм, термотропизъм, фототропизъм - и гаден (движение на отделни части растителен организъм): движение на листата към светлината; при най-простите животни - такси (промени в характера на движение): хемотаксис, фототаксис, аеротаксис, геотаксис, реотаксис, термотаксис; при многоклетъчни животни - рефлекс (отговор на тялото на дразнене, осъществяван и контролиран от нервната система).
8. Дискретност и почтеност
Всеки организъм (биологична система) се състои от изолирани, пространствено разграничени елементи, които са тясно свързани и взаимодействат помежду си, т.е. те са структурно и функционално единни.
9. Саморегулация
Способността на живите организми да поддържат постоянен физически и химичен състав, интензивност физиологични процесив променящите се условия на околната среда. Липсата на хранителни вещества мобилизира вътрешните ресурси на организма, а излишъкът води до спиране на синтеза им.
10. Ритъм
Промени в интензивността на физиологичните процеси и функции с различни периоди на колебания (дневни, сезонни ритми). Ритъмът осигурява адаптирането на организмите към периодично променящите се условия на живот.
11. Енергийна зависимост
Живите организми са отворени системи, които са стабилни само ако имат непрекъснат достъп до енергия и материя отвън.
12. Самообновяване
Способността за възстановяване на макромолекули, органели и клетки по време на постепенното им унищожаване.
13. Йерархия
Всички живи същества, от биополимерите до биосферата, са в определено подчинение, а функционирането на по-малко сложни биологични системи прави възможно съществуването на по-сложни биологични системи.
Кириленко А. А. Биология. Единен държавен изпит. глава " Молекулярна биология" Теория, тренировъчни задачи. 2017 г.
Местообитанието се отнася до пространството, използвано от живите организми за съществуване. Значи темата има пряка връзкакъм въпроса за жизнената дейност на всяко същество. Има четири типа местообитания, освен това има различни фактори, които трансформират външни влияния, така че те също трябва да бъдат взети предвид.
Определение
И така, какво е животинско местообитание? Определението се появява още през деветнадесети век - в трудовете на руския физиолог Сеченов. Всеки жив организъм постоянно взаимодейства със заобикалящите го явления, които беше решено да наречем околната среда. Нейната роля е двойствена. От една страна всичко жизнени процесиорганизмите са пряко свързани с него - така животните получават храна, те се влияят от климата, от друга страна, тяхното съществуване оказва не по-малко влияние върху околната среда, като до голяма степен я определя. Растенията поддържат кислородния баланс и засенчват почвата, животните я правят по-рохкава. Почти всяка промяна се причинява от живи организми. Местообитанието се нуждае от цялостно проучване от всеки, който иска да разбира от биология. Също така е важно да знаете, че някои същества могат да живеят в различни условия. Земноводните се раждат във водна среда и често зимуват и се хранят на сушата. Въздушните бръмбари често се нуждаят от почва или вода, за да се размножават.
вода
Водната среда е съвкупността от всички океани, морета, ледници и континентални води на нашата планета, така наречената хидросфера, освен това понякога включва и снега на Антарктика, атмосферните течности и тези, съдържащи се в организмите. Заема повече от седемдесет процента от повърхността, като по-голямата част е в океаните и моретата. Водата е неразделна част от биосферата, не само от резервоарите, но и от въздуха и почвата. Всеки организъм се нуждае от него, за да оцелее. Освен това водата е това, което отличава Земята от съседните планети. Освен това той играе ключова роля в развитието на живота. Натрупва органични и неорганични вещества, пренася топлината, оформя климата и се среща както в животните, така и в растителни клетки. Ето защо водната среда е една от най-важните.
Въздух
Сместа от газове, която образува земната атмосфера, играе жизненоважна роляза всички живи организми. Въздушна средаеволюция, ръководена от местообитанията, тъй като кислородът образува висок метаболизъм, който определя структурата на дихателните органи и системата за водно-солев метаболизъм. Плътност, състав, влажност – всичко това има сериозни последици за планетата. Кислородът се е образувал преди два милиарда години по време на вулканична дейност, след което делът му във въздуха непрекъснато се е увеличил. Съвременната човешка среда се характеризира с 21% съдържание на този елемент. Важна част от него е и озоновият слой, който пречи на ултравиолетовото лъчение да достигне повърхността на Земята. Без него животът на планетата може да бъде унищожен. Сега безопасното човешко местообитание е застрашено - озоновият слой се унищожава поради негативни процеси в околната среда. Това води до необходимостта от осъзнато поведение и постоянен избор на най-добрите решения не само за хората, но и за Земята.
Почвата
В земята живеят много живи организми. Местообитанието се използва и от растения, които осигуряват храна за повечето живи същества на планетата. Невъзможно е еднозначно да се определи дали почвата е нежива формация, поради което се нарича биоинертно тяло. Според дефиницията това е вещество, което се преработва по време на живота на организмите. Почвеното местообитание се състои от твърдо вещество, включително частици пясък, глина и тиня; течен компонент; газообразен - това е въздух; живи - това са съществата, които го обитават, всякакви микроорганизми, безгръбначни, бактерии, гъбички, насекоми. Всеки хектар земя е дом на пет тона такива форми. Почвеното местообитание е междинно между водно и земно-въздушно, поради което организмите, живеещи в него, често се различават комбиниран типдишане. Можете да срещнете такива същества дори на внушителни дълбочини.
Взаимодействие на организмите и околната среда
Всяко същество се различава по наличието на метаболизъм и клетъчна организация. Взаимодействието с околната среда протича постоянно и трябва да се изучава комплексно поради сложността на процесите. Всеки организъм зависи пряко от това, което се случва около него. Земно-въздушната среда на човек се влияе от валежите, почвените условия и температурния диапазон. Някои от процесите са полезни за организма, други са безразлични, а други са вредни. Всеки има отделно определение. Например хомеостазата е постоянството на вътрешната система, която отличава живите организми. Местообитанието може да се променя, което изисква адаптация - движения, растеж, развитие. Метаболизъм - метаболизъм, придружен от химична реакция, например дишане. Хемосинтезата е процес на създаване на органична материя от серни или азотни съединения. И накрая, струва си да си припомним определението за онтогенеза. Това е набор от трансформации на тялото, които се влияят от всички фактори на околната среда през целия период на неговото съществуване.
Фактори на околната среда
За по-добро разбиране на биологичните процеси е необходимо да се проучи и това определение. са набор от условия на околната среда, които влияят на живия организъм. Те се разделят според сложна класификация на няколко вида. Приспособяването на организма към тях се нарича адаптация, а външният му вид, отразяващ факторите на околната среда, се нарича жизнена форма.
хранителни вещества
Това е един от видовете фактори на околната среда, които влияят на живите организми. Местообитанието съдържа соли и елементи, доставяни с вода и храна. Биогенни са тези, които са големи количестванеобходими за тялото. Например, това е фосфорът, важен за образуването на протоплазмата, и азотът, основата на протеиновите молекули. Източникът на първия са мъртви организми и скали, а вторият е атмосферен въздух. Липсата на фосфор засяга съществуването почти толкова остро, колкото и липсата на вода. Елементи като калций, калий, магнезий и сяра са малко по-ниски по важност. Първият е необходим за черупки и кости. Калият осигурява работа нервна системаи растеж на растенията. Магнезият е част от молекулите на хлорофила и рибозомите, а сярата е част от аминокиселините и витамините.
Абиотични фактори на околната среда
Има и други процеси, които засягат живите организми. Местообитанието включва фактори като светлина, климат и други подобни, които по дефиниция са абиотични. Без тях са невъзможни процесите на дишане и фотосинтеза, метаболизъм, сезонни полети и размножаване на много животни. На първо място, светлината е важна. Вземат се предвид неговата дължина, интензитет и продължителност на експозицията. Във връзка с него се разграничава цяла класификация, която се изучава от биологията. Местообитание, изпълнено със светлина, се нуждае от хелиофити - ливадни и степни треви, плевели и тундрови растения. Сциофитите се нуждаят от сянка, те предпочитат да живеят под горския навес - това са горски билки. Факултативните хелиофити могат да се адаптират към всякакви условия: към този клас принадлежат дървета, ягоди и здравец. Също толкова важен фактор е температурата. Всеки организъм има определен диапазон, удобен за живот. Водата, наличието на химикали в почвата и дори пожарите - всичко това се отнася и за абиотичната сфера.
Биотични фактори
Антропогенен фактор
Водните, въздушните или сухоземните местообитания винаги са свързани с човешки дейности. Хората интензивно променят света около себе си, оказвайки значително влияние върху неговите процеси. Антропогенните фактори включват всяко въздействие върху организмите, ландшафта или биосферата. Тя може да бъде директна, ако е насочена към живи същества: например неправилният лов и риболов подкопават числеността на някои видове. Друг вариант е косвено въздействие, когато човек променя ландшафта, климата, условията на въздуха и водата и структурата на почвата. Съзнателно или несъзнателно човек унищожава много видове животни или растения, докато култивира други. Така се появява нова среда. Има и случайни въздействия, като внезапно въвеждане на чужди организми в товара, неправилно отводняване на блатата, създаване на язовири и разпространение на вредители. Въпреки това, някои същества умират без човешко участие, така че обвиняват хората за всичко екологични проблемиПросто е несправедливо.
Ограничаващи фактори
Всички видове влияния, упражнявани върху организмите от всички страни, се проявяват в различни степени. Понякога ключовите вещества са тези, които са необходими в минимално количество. Съответно е разработено, че най-слабото звено във веригата от нужди на тялото се счита за неговата издръжливост като цяло. По този начин, ако почвата съдържа всички елементи, с изключение на един, необходим за растежа, реколтата ще бъде лоша. Ако добавите само липсващото, като оставите всички останали в същото количество, ще стане по-добре. Ако добавите всичко останало, без да коригирате недостатъка, няма да настъпят промени. Липсващият елемент в такава ситуация ще бъде ограничаващият фактор. Струва си обаче да се вземе предвид максималното въздействие. Описва се от закона за толерантност на Шелфорд, който предполага, че има само определен диапазон, в който даден фактор може да остане полезен за тялото, но в излишък става вреден. Идеални условиясе наричат оптимална зона, а отклоненията от нормата се наричат потискане. Максимумите и минимумите на влиянието се наричат критични точки, отвъд които съществуването на един организъм е просто невъзможно. Степените на толерантност към определени условия са различни за всяко живо същество и позволяват те да бъдат класифицирани като повече или по-малко издръжливи сортове.