Уровни биологической организации живой материи - молекулярный, клеточный, организменный, популяционный ( популяционно-видовой), экосистемный, биосферный ( экосферный ).
В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в состав объектов неживой природы, но их количественное соотношение неодинаково. Шесть элементов – углерод , кислород , водород , азот , сера и фосфор- составляют почти 99% состава всех живых существ от вирусов до человека.. Эти элементы называются биогенными. В настоящее время на основании морфологических и биохимических различий недавно зарегистрировано более 1,7 миллиона видов организмов.
Любая живая система потребляет энергию и расходует ее в виде работы и теплоты. Исторически этот факт послужил становлению термодинамики как науки и позволил приписать организму свойства тепловой машины , подчиняющейся началам термодинамики ( закон сохранения энергии ).
Популяции. Понятие и структура популяции.
Популяция – это совокупность особей одного вида, населяющих одну территорию, имеющих общий генофонд и возможность свободно скрещиваться.
Генофонд –совокупность генотипов всех особей популяции.
Генотип –совокупность всех генов организма.
Популяция –элементарная форма существования вида в природе. Различают половую, возрастную, генетическую, пространственную и экологическую структуры популяций.
Половая структура популяции – соотношений в ней особей разного пола.
Возрастная структура популяции – соотношение в составе популяции особей разного возраста. Возрастная структура отражает интенсивность размножения, уровень смертности, скорость смены поколений.
Генетическая структура популяции определяется изменчивостью и разнообразием генотипов, частотами вариаций отдельных генов, а также разделением популяции на группы генетически близких особей , между которыми происходит постоянный обмен.
Фенотип – совокупность генетически определяемых признаков и свойств организма.
Пространственная структура популяции –это характер размещения и распределения отдельных членов популяции и их группировок на популяционной территории ( ареале ).
Ареал –область распространения систематической группы организмов – популяции, вида и т. д.
Экологическая структура популяции – это подразделенность всякой популяции на группы особей, по-разному взаимодействующие с факторами среды.
Размер и динамика численности популяции. Для реализации нормальной структуры популяции она должна обладать некоторой минимальной численностью и плотностью, то есть числом особей, приходящимся в среднем на единицу площади или объема. В зависимости от внешних и внутренних факторов численность и плотность популяций колеблются во времени- по годам, сезонам, от поколения к поколению («волны жизни»).
Численность популяции без учета возможной миграции определяется соотношением рождаемости и смертности.
Общая рождаемость – число новых особей, добавляющихся за время 
t. Высокая плодовитость отдельных видов компенсируется факторами сопротивления среды : недостаток пищи, действия неблагоприятных абиотических факторов, конкуренции, отклонений в развитии, болезней, паразитов, хищников, нехватки пространства, убежищ и т. п.
Общая смертность – это число особей, погибающих в единицу времени.
Главные факторы устойчивости популяций :
- сохранение полного контроля над генетической структурой популяции со стороны естественного отбора;
- сохранение нормального системного соотношения между всеми параметрами популяционной структуры;
- сохранение эффективной численности популяции, а так же минимальный риск перехода за границу минимальной допустимой численности при сохранении репродукционного потенциала.
Экосистемы.
Экологическая система – основной предмет экологии – пространственно определенная совокупность живых организмов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями. Различают водные и наземные экосистемы. В каждой локальной экосистеме есть абиотический компонент- биотоп, или экотоп-участок с одинаковыми ландшафтными, климатическими, почвенными условиями; и биотический компонент- сообщество, или биоценоз- совокупность всех живых организмов, населяющих данный биотоп. Биотоп является общим местообитанием для всех членов сообщества. Биоценозы состоят из представителей многих видов растений, животных, микроорганизмов. Каждый вид в биоценозе представлен многими особями разного пола и возраста, образующими популяцию ( или ее часть).
Члены сообщества так тесно взаимодействуют со средой обитания, что биоценоз трудно рассматривать отдельно от биотопа. Участок земли это не просто «место», но и множество почвенных организмов и продуктов жизнедеятельности растений и животных. По этому их объединяют под названием биогеоциноз: биотоп+биоценоз=биогеоценоз.
Биогеоциноз – это элементарная наземная экосистема, главная форма существования природных экосистем.
Состав и функциональная структура экосистемы.
Каждая экосистема имеет собственное материально-энергетическое хозяйство и определенную функциональную структуру. В каждую экосистему входит группа организмов разных видов, различаемые по способу питания – автотрофы и гетеротрофы.
Автотрофы ( самопитающие) – организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ- двуокиси углерода и воды- посредствам процессов фотосинтеза и хемосинтеза. Фотосинтез осуществляют фотоавтотрофы- все хлорофиллоносные ( зеленые ) растения и микроорганизмы . Хемосинтез наблюдается у некоторых хемоавтотрофных бактерий, которые используют в качестве источника энергии окисление водорода, серы, сероводорода, аммиака, железа.
Автотрофы составляют основную массу всех живых существ и полностью отвечают за образование всего нового органического вещества в любой экосистеме, т. е. являются воспроизводителями продукции – продуцентами экосистем.
Гетеротрофы – (питающиеся другими) – организмы, потребляющие готовое органическое вещество других организмов и продуктов их жизнедеятельности. Это все животные, грибы и большая часть бактерий.
В отличии от автотрофов – продуцентов гетеротрофы выступают как потребители и деструкторы (разрушители) органических веществ. В зависимости от источников питания и участия в деструкции они также подразделяются на несколько категорий:
- консументы, детритофаги и редуценты.
Консументы – потребители органического вещества живых организмов. К их числу относятся :
1.) растительноядные животные ( фитофаги ), питающиеся живыми растениями ( тля, кузнечик, гусь, овца и т. д .);
2.) плотоядные животные ( зоофаги ), поедающие других животных, - различные хищники ( хищные насекомые, насекомоядные и хищные рептилии и звери ), нападающие не только на фитофагов, но и на других хищников ( хищники второго и третьего порядков );
3.) паразиты , живущие за счет веществ организма – хозяина ( черви, насекомые, клещи, вирусы, бактерии, простейшие, а также некоторые грибы и растения );
4.) симбиотрофы – бактерии, грибы, простейшие, которые питаются соками или выделениями организма – хозяина выполняют вместе с этим и жизненно важные для него трофические функции ( мутуализм ).
Детритофаги или сапрофаги – организмы, питающиеся мертвым органическим веществом остатками растений и животных. Они выполняют функцию очищения экосистемы.
Детритофаги участвуют в образовании почвы, торфа, донных отложений водоемов.
Редуценты – бактерии и низшие грибы – завершают деструктивную работу консументов и сапрофагов, доводя размножение органики до ее полной минерализации и возвращение в среду экосистемы последней порции двуокиси углерода, воды и минеральных элементов.
Все названные группы организмов в любой экосистеме тесно взаимодействуют между собой, согласуя потоки вещества и энергии. Их совместное функционирование не только поддерживает структуру и целостность биоценоза, но и оказывает существенное влияние на абиотические компоненты биотопа, обуславливая самоочищение экосистемы, ее среды .
Основной процесс в экосистеме – фундаментальный обратимый химический процесс : фотосинтез ( автотрофы ) = дыхание ( гетеротрофы ) .
Пищевые сети и трофические уровни .
Пищевые цепи и пищевые цепи питания различных организмов можно построить, отслеживая пищевые взаимоотношения между членами биоценоза ( кто кого и сколько поедает ).
Различают несколько типов пищевых цепей.
Пастбищные пищевые цепи или цепи эксплуататоров, начинаются с продуцентов (трава 
полевка лисица).
Цепи паразитов (яблоня щитовка корова слепень бактерии фаги).
Детритные цепи, включают только редуцентов.(опавшие листья плесневые грибы бактерии).
Первый трофический уровень во всех экосистемах образуют продуценты – растения,
второй – первичные консументы – дитофаги,
третий – вторичные консументы – зоофаги и т. д.
Биомы – наземные экосистемы, относящиеся к одной природно-климатической зоне, имеют общую структуру доминирующей растительности и по этому могут рассматриваться как единый большой биогеоценоз-биом. Биомы являются основными объектами экологической географии.
Биосфера .Экосфера .
Биосфера – это совокупность частейземных оболочек (мето -,гидро -, и атмосферы ) ,которая заселена живыми организмами , находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности .
Биосфера – глобальная экосистема , она не образует сплошного слоя с четкими границами , а как бы «пропитывает» другие геосферы планеты .
Ноосфера – сфера разума – человеческая «оболочка»земли.
Вещество биосферы – (по В.И. Вернадскому ) состоит из :
- живого вещества – биомасса современных живых организмов;
- биогенного вещества- всех форм детрита , а также торфа, угля , нефти и газа биогенного происхождения;
- биокосного вещества - смесей биогенных веществ с минеральными породами небеогенного происхождения (почва , илы , природные воды , газо-нефтеносные сланцы, битумизные пески , часть осадочных карбонатов);
- косного вещества – горных пород , минералов , осадков , не затронутых прямым биогеохимическим воздействием организмов.
К биосфере относится вся совокупность живых организмов и все вещества , которые находятся под контролем потребления, трансформации и продуцирования живыми организмами ( биогенное вещество).
Экосфера-планетарная совокупность современных биомов.
Верхняя граница экосферы расположена на высоте нескольких метров( больше 30 метров) над поверхностью растительного покрова суши на суше или над океаном; нижняя- по горизонту грунтовых вод или максимального проникновения корней растений и роющих животных. В океане она ограничена слоем проникновения солнечных лучей, достаточных для осуществления фотосинтеза (не более 100 метров) или глубиной сохранения биологической активности в донных осадках. За этими пределами остается ничтожная часть живых организмов , но находятся огромные массивы продуктов их жизнедеятельности – и в атмосфере и в гидросфере.
Биота экосферы обуславливает преобладающую часть химических превращений на планете , то есть – выполняет глобальную метаболическую функцию.
Биомасса и продуктивность экосферы.
Живое вещество экосферы на 98,6 % представлено биомассой наземных растений.
В течении года 1 кг биомассы растений эффективно поглощает 5,4 мДж фотосинтетически активной солнечной энергии , потребляет в процессе фотосинтеза 0,5 кг СО2 и 0,15 кг Н2О, выделяет 0,35 кг О2 и образует 0,3 кг суммарного органического вещества. В параллельно идущем процессе дыхания растений 2/3 этого количества окисляется с образованием 0,33 кг СО2, 0,1 кг Н2О и высвобождается 3,6 мДж энергии. Эта энергия используется для физиологических нужд растений и рассеивается в виде теплоты. Оставшиеся 0,1 кг новообразованного органического вещества образуют биологический урожай, который используется гетеротрофами.
Основные функции экосферы. Благодаря способности трансформировать солнечную энергию в энергию химических связей растения и другие организмы выполняют ряд фундаментальных биохимических функций планетарного масштаба.
Газовая функция –живые существа постоянно обмениваются кислородом и углекислым газом с окружающей средой в процессах фотосинтеза и дыхании растений и животных.
Концентрационная функция – пропуская через свое тело большие объемы воздуха и природных растворов, живые организмы осуществляют биогенную миграцию и концентрирование химических элементов и их соединений.
Окислительно-восстановительная функция живого вещества тесно связана с биогенной миграцией элементов и концентрированием веществ.
Информационная функция. Организмы способны к получению информации путем соединения потока энергии с активной молекулярной структурой, играющей роль программы.
Биогеохимические принципы Вернадского .
Первый. Биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению.
Второй. Эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идей в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов.
Третий. Живое вещество находится в непрерывном химическом обмене с космической средой, его окружающей, и создается и поддерживается на нашей планете космической энергией Солнца.
Эволюция экосферы.
Движущая сила эволюции – непрерывное, циклическое воспроизводящееся противоречие между безразличной способностью организмов к размножению, организуемой потоком солнечной энергии и ограниченностью материальных ресурсов.
Этапы эволюции экосферы.
Добиотическая эволюция:
1. Образование планеты и ее атмосферы ( около 4,5 млрд лет назад).
2. Возникновение абиотического круговорота вещества в атмосфере.
3. Образование органических соединений.
4. Возникновение круговорота органических соединения углерода
Биотическая эволюция:
5. Возникновение жизни ( около 3,5 млрд лет назад).
6. Развитие фотосинтеза.
7. Увеличение биологического многообразия и усложнение строения и функциональной организации живых существ и экосферы в целом.
8. Появление человека – лидера эволюции.
Главные закономерности эволюции организмов.
Микроэволюция – протекает на уровне популяций, рас, подвидов и заключается в отборе мелких изменений организмов, наступающих в результате случайных генетических отклонений, мутаций и генетического дрейфа.
Макроэволюция – эволюционные процессы надвидового уровня, вызывается значительными изменениями в экологической среде.
Главный критерий эволюции – закрепление эволюционных изменений видов животных и растений происходит только тогда, когда они способствуют лучшему размножению этих видов.
Закон необратимости эволюции – эволюция необратима: организм, популяция, вид не могут вернуться к прежнему состоянию, уже осуществленному в предыдущих поколениях.
Закон ненаследуемости приобретенных признаков- никакие биологические изменения в строении и функциях, приобретенные в течении жизни растения, животного или человека, их потомкам не передаются.
Правила прерывистого равновесия – эволюция, представляет собой не непрерывный монотонный процесс, а состоит из чередования длительных периодов преобладания микроэволюционных процессов и скачкообразных микроэволюционных изменений.
Правило ускорения эволюции – с ростом сложности организации биосистем продолжительность существования вида в среднем сокращается, а темпы эволюции возрастают.
Эти законы и правила всецело относятся к биологической и от части к надбиологической эволюции человека.