Особенности биологического уровня организации материи

В современной теоретической биологии выделяют пять основных уровней организации органической материи:

1. Молекулярно-генетический уровень. На этом уровне происходит репродукция в неизменном или измененном виде молекулярных структур, ответственных за жизненные процессы, в которых закодирована генетическая информация, – в первую очередь нуклеиновых кислот и белков. Этим обеспечивается передача наследственной информации от поколения к поколению, почему указанный уровень должен считаться элементарной основой эволюции.

На этом уровне происходит синтез биополимеров, высокомолекулярных природных соединений, являющихся структурной основой всех живых организмов и играющих определяющую роль в процессах жизнедеятельности. К биополимерам клетки относятся белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды.

Знания о процессах в клетке или организме существенно выросли после открытия нуклеиновых кислот, в частности дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК), соединений, содержа­щих фосфорную кислоту, например, аденозинтрифосфат (АТФ), гор­монов, ферментов, вирусов, биосинтеза белка и т. д.

Было показано, что живое вещество обладает способностью к са­морегуляции, поддерживающей жизнедеятельность и препятствующей неуправляемому распаду структур и веществ и рассеянию энергии, тогда как мертвое органическое вещество подвержено самопроизволь­ному распаду. В то же время организму присущи свойства, отличные от свойств составляющих его частей.

2. Клеточный уровень. На этом уровне происходит пространственное разграничение и упорядочение процессов жизнедеятельности благодаря разделению функций между специфическими структурами.

3. Онтогенетический (организменный) уровень. Организм – это целостная система, способная к самостоятельному существованию. На этом уровне осуществляется декодирование и реализация генетической информации, завершающиеся становлением дефинитивной организации; при этом возникают фенотипические признаки, служащие материалом для естественного отбора. На этом уровне создаются особенности как структурные, изучаемые макро- и микроморфологией, так и функциональные, изучение которых составляет предмет физиологии, биофизики и биохимии.

4. Следующий уровень организации жизни на Земле – популяционно-видовой, когда относящиеся к одному виду особи сходны по структуре, имеют одинаковый кариотип (греч. karyon «орех, ядро оре­ха''; здесь – ядро клетки) и единое происхождение, способны к скрещиванию и дают плодовитое потомство. На этом уровне изменения, возникающие на первых трех уровнях, приводят к настоящим эволюционным преобразованиям (микроэволюция) за счет выработки новой адаптивной нормы и связанного с ней процесса видообразования.

Растения и животные существуют в тесной зависимости от окру­жающей неживой природы и от других организмов, испытывают на себе их воздействие и приспосабливаются к ним. В процессе истори­ческого развития на Земле под влиянием кон­кретных природных факторов сложились различные группы организ­мов – сообщества, взаимодействующие со своей средой обитания. Крупнейшие наземные сообщества, тесно связанные с определенны­ми природными зонами и поясами, называются биомами.

5. Биогеоценотический (биосферный) уровень. На этом уровне протекают вещественно-энергетические круговороты, вызванные жизнедеятельностью организмов и образующие в сумме большой биосферный круговорот.

По­нятие «биогеоценоз» ввел в 1940 академик Владимир Николаевич Сукачев (1880–1967). Под ним понимается участок зем­ной поверхности с определенными природно-климатическими усло­виями (среда обитания, или геоценоз) и связанное с ним сообще­ство микроорганизмов, животных и растений (биоценоз),образую­щие неразделимый взаимообусловленный (с динамичными обратны­ми связями) комплекс.

Самый высокий уровень организации жизни на Земле – биосфе­ра (термин введен в 1875 г. австрийским геологом Эдуардом Зюссом). Эта область активной жизни охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Вернадский создал учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов, включая человека, является геохи­мическим фактором планетарного масштаба и значения. Он выделял в биосфере живое, косное (солнечная энергия, почва и т.д.) и био­косное (органическое) вещества. Выделяют пять основных функций биосферы:энергетическая, газовая, концентрационная, деструктивная, средообразующая.

Одним из факторов устойчивости биосферы и существования её как единой целостной системы является биотический обмен веществ. На жизнь влияют иабиотические факторы среды – компоненты и явления неживой, неорганической природы, прямо или косвенно воздействующие на живые организмы: свет, влажность, естественный радиационный фон и др.

Широким кругом вопросов, посвященных изучению взаимоотно­шений совместно живущих организмов и их зависимости от внешней среды, занимается особая отрасль биологии – экология. Этот термин предложил в 1866г. немецкий биолог-эволюционист Эрнст Геккель (1834–1919), сторонник и пропагандист учения Дарвина.

Экологическое сознание сегодня является системным, т.е. его формирование происходит под влиянием идей ненасилия в мировых религиях, биоцентризма (вместо антропоцентризма) в праве, этического потребления в экономике. Однако самым сильным катализатором экологического сознания становитсяглобальное потепление, которое может привести подъёму среднего уровня Мирового океана. Таяние ледников оставит без воды жителей в низинах, затопит крупные участки суши, приведёт к опреснению мирового океана и гибели многих видов животных. Повышение температуры на планете приведёт к обострению эпидемологической обстановки.

В настоящее время антропогенное давление на биосферу превышает способность планеты к восстановлению примерно на 30%. Одним из самых сильных факторов является изменение диеты населения Земли. Если раньше основу диеты составляли зерновые, то повышение уровня жизни привело к тому, что население потребляет больше мяса. В мире ежегодно забивается примерно 229 млн. коров, 409 млн. овец, 765 млн. свиней, 21 млрд. цыплят^[53]. Мясная индустрия вырабатывает от 14 % до 22 % из 36 миллиарда тон парниковых газов, таких как двуокись углерода, метан, которые удерживают энергию солнца и приводят к повышению температуры планеты^[54].

Экологические проблемы тесно связаны с энергетикой. Мы не можем даже примерно заглянуть дальше 2050 г., когда запасы углеводородов должны существенно уменьшится, поэтому технический прогресс должен идти рука об руку с развитием самодостаточных, постиндустриальных технологий. Благо в России пространство и разнообразие ресурсов позволяют это делать. Преждевременно предавать забвению вековые технологии выживания без привычных сегодня энергоносителей. В дологосрочной перспективе лес, возможно, является более важным стратегическим ресурсом, нежели, углеводороды. В России ежегодно вырубается порядка 120 млн. м² леса (из них 1 млн. незаконно), поэтому чрезвыйчайно важно планомерное наращивание объемов лесовосстановительных мероприятий.

План проведение семинарского занятия по теме № 7

1. Связь видовой дифференциации и пищевой пирамиды в природе.

2. Проблема природы жизни.

3. Основные свойства живых систем.

4. Особенности биологического уровня организации материи

 

Задания

1. Как связано понимание природы жизни и право?

2. Можно ли говорить о наличии сознания у животных, растений? Ответ обоснуйте.

3. Какие изменения произошли в массовом потреблении продуктов питания за последние 100 лет и как это отражается на природе?

4. Какие Вы предложите варианты решения проблемы продовольственной безопасности России?