Kapitola 13. A ZNOVA O ŽIVEJ A ŽIVOTNEJ HMOTE Všetky objavy a závery o zachovaní energie a náraste entropie, o voľnej energii a katalýze boli získané na základe štúdia neživého sveta. Celú prvú polovicu knihy som strávil opisovaním a vysvetľovaním týchto mechanizmov len

1) Za zakladateľa ekológie sa považuje nemecký biológ E. Haeckel(1834-1919), ktorý tento termín prvýkrát použil v roku 1866 „ekológia“. Napísal: „Pod pojmom ekológia rozumieme všeobecnú vedu o vzťahu medzi organizmom a prostredím, ktorá zahŕňa všetky „podmienky existencie“ v širšom zmysle slova. Majú čiastočne organickú a čiastočne anorganickú povahu.“

Táto veda bola pôvodne biológia, ktorá študuje populácie zvierat a rastlín v ich prostredí.

Ekológiaštuduje systémy na úrovni nad individuálnym organizmom. Hlavnými predmetmi jeho štúdia sú:

populácia - skupina organizmov patriacich k rovnakému alebo podobnému druhu a zaberajúca určité územie;

ekosystému vrátane biotického spoločenstva (celkového počtu populácií na posudzovanom území) a biotopu;

biosféra- oblasť distribúcie života na Zemi.

Interakcia človeka s prírodou má svoje špecifiká. Človek je obdarený rozumom a to mu dáva možnosť uvedomiť si svoje miesto v prírode a účel na Zemi. Od počiatku rozvoja civilizácie človek premýšľal o svojej úlohe v prírode. Byť, samozrejme, súčasťou prírody, človek vytvoril zvláštny biotop, ktorý sa volá ľudská civilizácia. Ako sa vyvíjal, stále viac sa dostával do konfliktu s prírodou. Teraz už ľudstvo prišlo na to, že ďalšie vykorisťovanie prírody môže ohroziť jeho vlastnú existenciu. Ciele a zámery modernej ekológie

Jedným z hlavných cieľov modernej ekológie ako vedy je študovať základné zákony a rozvíjať teóriu racionálnej interakcie v systéme „človek – spoločnosť – príroda“, pričom ľudskú spoločnosť považujeme za integrálnu súčasť biosféry.

Hlavným cieľom modernej ekológie na tomto stupni rozvoja ľudskej spoločnosti - vyviesť ľudstvo z globálnej environmentálnej krízy na cestu trvalo udržateľného rozvoja, v ktorej sa dosiahne uspokojenie životných potrieb súčasnej generácie bez toho, aby o takúto príležitosť boli zbavené budúce generácie.

Na dosiahnutie týchto cieľov bude musieť environmentálna veda vyriešiť množstvo rôznorodých a zložitých problémov vrátane:

rozvíjať teórie a metódy na hodnotenie udržateľnosti ekologických systémov na všetkých úrovniach;

skúmať mechanizmy regulácie počtu obyvateľov a biotickej diverzity, úlohu bioty (flóry a fauny) ako regulátora stability biosféry;

študovať a vytvárať prognózy zmien v biosfére pod vplyvom prírodných a antropogénnych faktorov;

posúdiť stav a dynamiku prírodných zdrojov a environmentálne dôsledky ich spotreby;

rozvíjať metódy riadenia kvality životného prostredia;

formovať chápanie problémov biosféry a ekologickej kultúry spoločnosti.

Obklopuje nás životné prostredie nie je neusporiadaná a náhodná kombinácia živých bytostí. Je to stabilný a organizovaný systém, ktorý sa vyvinul v procese evolúcie organického sveta. Modelovať sa dajú ľubovoľné systémy, t.j. je možné predpovedať, ako bude konkrétny systém reagovať na vonkajšie vplyvy Systémový prístup je základom pre štúdium environmentálnych problémov. Miesto ekológie v systéme prírodných vied. Moderná ekológia patrí k typu vied, ktoré vznikli na priesečníku mnohých vedeckých smerov. Odráža tak globálnu povahu moderných výziev, ktorým ľudstvo čelí, ako aj rôzne formy integrácie smerových metód a vedeckého výskumu. Transformácia ekológie z čisto biologickej disciplíny na oblasť poznania, ktorá zahŕňala aj spoločenské a technické vedy, na oblasť činnosti založenú na riešení množstva zložitých politických, ideologických, ekonomických, etických a iných otázok jej dala významné miesto v modernom živote, čím sa stáva akýmsi uzlom, ktorý spája rôzne oblasti vedy a ľudskej praxe. Ekológia sa podľa mňa čoraz viac stáva jednou z vied o človeku a je predmetom záujmu mnohých vedných oblastí. A hoci je tento proces ešte veľmi ďaleko od dokončenia, jeho hlavné trendy sú v našej dobe už celkom jasne viditeľné.

2) Predmet, úlohy a metódy ekológie Ekológia(grécky oikos - obydlie, bydlisko, logos - veda) - biologická veda o vzťahoch medzi živými organizmami a ich prostredím.

Ekologické predmety sú prevažne systémy nad úrovňou organizmov, t. j. štúdium organizácie a fungovania nadorganizmových systémov: populácií, biocenóz (spoločenstiev), biogeocenóz (ekosystémov) a biosféry ako celku. Inými slovami, hlavným predmetom štúdia v ekológii sú ekosystémy, t. j. jednotné prírodné komplexy tvorené živými organizmami a ich biotopmi.

Ekologické úlohy sa líšia v závislosti od úrovne organizácie skúmanej živej hmoty. Populačná ekológia skúma vzorce dynamiky a štruktúry populácie, ako aj procesy interakcie (súťaženie, predácia) medzi populáciami rôznych druhov. K úlohám komunitná ekológia (biocenológia) zahŕňa štúdium zákonitostí organizácie rôznych spoločenstiev, prípadne biocenóz, ich štruktúry a fungovania (cirkulácia látok a premena energie v potravinových reťazcoch).

Hlavnou teoretickou a praktickou úlohou ekológie je odhaľovať všeobecné zákonitosti organizácie života a na tomto základe rozvíjať princípy racionálneho využívania prírodných zdrojov v podmienkach stále sa zvyšujúceho vplyvu človeka na biosféru.

Do okruhu environmentálnych problémov patria aj otázky environmentálnej výchovy a osvety, morálne, etické, filozofické a dokonca aj právne otázky. V dôsledku toho sa ekológia stáva nielen biologickou vedou, ale aj spoločenskou. Ekologické metódy sa delia na pole(štúdium života organizmov a ich spoločenstiev v prírodných podmienkach, t.j. dlhodobé pozorovanie v prírode pomocou rôznych zariadení) a experimentálne(experimenty v stacionárnych laboratóriách, kde je možné nielen variovať, ale aj prísne kontrolovať vplyv akýchkoľvek faktorov na živé organizmy podľa daného programu). Zároveň ekológovia operujú nielen biologickými, ale aj modernými fyzikálnymi a chemickými metódami modelovanie biologických javov, t.j. rozmnožovanie v umelých ekosystémoch rôznych procesov prebiehajúcich v živej prírode. Prostredníctvom modelovania možno študovať správanie akéhokoľvek systému s cieľom posúdiť možné dôsledky rôznych stratégií a metód riadenia zdrojov, t. j. pre environmentálne prognózy. 3) V histórii vývoja ekológie ako vedy možno rozlíšiť tri hlavné etapy. Prvá etapa - vznik a rozvoj ekológie ako vedy (do 60. rokov 20. storočia), keď sa hromadili údaje o vzťahu živých organizmov k ich biotopu, došlo k prvým vedeckým zovšeobecneniam. V tom istom období francúzsky biológ Lamarck a anglický kňaz Malthus po prvý raz varovali ľudstvo pred možnými negatívnymi dôsledkami ľudského vplyvu na prírodu.

Druhá etapa - formalizácia ekológie do samostatného odvetvia poznania (po 60. až 50. rokoch 20. storočia). Začiatok etapy bol poznačený publikovaním prác ruských vedcov K.F. Roulier, N.A. Severtseva, V.V. Dokuchaev, ktorý ako prvý zdôvodnil množstvo princípov a konceptov ekológie. Po výskume Charlesa Darwina v oblasti evolúcie organického sveta nemecký zoológ E. Haeckel ako prvý pochopil, že to, čo Darwin nazval „bojom o existenciu“, predstavuje nezávislú oblasť biológie, a nazval to ekológia(1866).

Ekológia sa konečne formovala ako samostatná veda na začiatku 20. storočia. V tomto období vytvoril americký vedec C. Adams prvý súhrn o ekológii a boli publikované ďalšie dôležité zovšeobecnenia. Najväčší ruský vedec 20. storočia. V.I. Vernadsky vytvára základ doktrína biosféry.

V rokoch 1930-1940 anglický botanik A. Tansley (1935) prvýkrát predložil pojem "ekosystém" a o niečo neskôr V. Ja(1940) podložil koncepciu jemu blízku o biogeocenóze.

Tretia etapa(50. roky - až po súčasnosť) - premena ekológie na komplexnú vedu vrátane vied o ochrane životného prostredia človeka. Súčasne s rozvojom teoretických základov ekológie sa riešili aj aplikované otázky súvisiace s ekológiou.

U nás v 60. – 80. rokoch 20. storočia takmer každý rok vláda prijímala uznesenia na posilnenie ochrany prírody; Publikované boli zemské, vodné, lesné a iné zákonníky. Ako však ukázala prax ich používania, nepriniesli požadované výsledky.

Rusko dnes zažíva environmentálnu krízu: asi 15 % územia je v skutočnosti oblasťou environmentálnej katastrofy; 85% populácie dýcha vzduch znečistený výrazne nad MPC. Počet chorôb „spôsobených životným prostredím“ rastie. Dochádza k degradácii a redukcii prírodných zdrojov.

Podobná situácia sa vyvinula aj v iných krajinách sveta. Otázka, čo sa stane s ľudstvom v prípade degradácie prírodných ekologických systémov a straty schopnosti biosféry udržiavať biochemické cykly, sa stáva jednou z najpálčivejších.

4) 1. Molekulárna úroveň organizácie živej prírody

Chemické zloženie buniek: organické a anorganické látky,

Metabolizmus (metabolizmus): procesy disimilácie a asimilácie,

vstrebávanie a uvoľňovanie energie.

Molekulárna úroveň ovplyvňuje všetky biochemické procesy, ktoré sa vyskytujú vo vnútri každého živého organizmu – od jednobunkových až po mnohobunkové.

Toto úrovni Je ťažké nazvať to „živé“. Toto je skôr „biochemická“ úroveň – preto je základom pre všetky ostatné úrovne organizácie živej prírody. Preto to bol on, kto vytvoril základ pre klasifikáciu Živej prírody do kráľovstiev - ktoré živina je v tele hlavný: u zvierat sú to bielkoviny, u húb je to chitín, u rastlín sú to sacharidy.

Vedy, ktoré študujú živé organizmy na tejto úrovni:

2. Bunková úroveň organizácie živej prírody

Zahŕňa predchádzajúci - molekulárnej úrovni organizácie.

Na tejto úrovni sa výraz „bunka“ už objavuje ako "najmenší nedeliteľný biologický systém"

Metabolizmus látok a energie danej bunky (rôzne podľa toho, do ktorej ríše organizmus patrí);

bunkové organely;

Životné cykly – vznik, rast a vývoj a delenie buniek

Štúdium vied bunkovej úrovni organizácie:

Genetika a embryológia študujú túto úroveň, ale nie je to hlavný predmet štúdia.

3. Tkanivová úroveň organizácie:

Obsahuje 2 predchádzajúce úrovne - molekulárne A bunkový.

Túto úroveň možno nazvať „mnohobunkový “ – predsa látka jezber buniek s podobnou štruktúrou a vykonávajúcimi rovnaké funkcie.

Veda – histológia

4. Orgánová (dôraz na prvú slabiku) úroveň organizácie života

V jednobunkových organizmoch sú orgány organely - Existujú spoločné organely - charakteristické pre všetky eukaryotické alebo prokaryotické bunky a existujú rôzne.

V mnohobunkových organizmoch sa bunky spoločnej štruktúry a funkcií spájajú do tkanív a tie následne do orgány, ktoré sú zasa integrované do systémov a musia medzi sebou hladko interagovať.

Úrovne organizácie tkanív a orgánov - študijné vedy:

5. Organizačná úroveň

Zahŕňa všetky predchádzajúce úrovne: molekulárne, na úrovni buniek, tkanív a orgánov.

Na tejto úrovni je Živá príroda rozdelená na kráľovstvá – zvieratá, rastliny a huby.

Charakteristiky tejto úrovne:

Metabolizmus (ako na úrovni tela, tak aj na úrovni buniek)

Stavba (morfológia) organizmu

Výživa (metabolizmus a energia)

Homeostáza

Rozmnožovanie

Interakcia medzi organizmami (konkurencia, symbióza atď.)

Interakcia s prostredím

6. Populačno-druhová úroveň organizácie života

Zahŕňa molekulárne, na úrovni buniek, tkanív, orgánov a organizmov.

Ak sú viaceré organizmy morfologicky podobné (inými slovami, majú rovnakú štruktúru) a majú rovnaký genotyp, potom tvoria jeden druh alebo populáciu.

Hlavné procesy na tejto úrovni:

Vzájomná interakcia organizmov (súťaženie alebo rozmnožovanie)

mikroevolúcia (zmeny v organizme pod vplyvom vonkajších podmienok)

Vedy študujúce túto úroveň:

7. Biogeocenotická úroveň organizácie života

Na tejto úrovni sa už berie do úvahy takmer všetko:

Potravinová interakcia medzi organizmami - potravinové reťazce a siete

Inter- a vnútrodruhová interakcia organizmov - konkurencia a rozmnožovanie

Vplyv prostredia na organizmy a teda aj vplyv organizmov na ich biotop

Veda, ktorá študuje túto úroveň, je Ekológia

No, posledná úroveň je najvyššia!

8. Biosférická úroveň organizácie živej prírody

Zahŕňa:

Interakcia živých a neživých zložiek prírody

Biogeocenózy

Vplyv človeka – „antropogénne faktory“

Kolobeh látok v prírode

5) Ekologický systém alebo ekosystém je základnou funkčnou jednotkou v ekológii, pretože zahŕňa organizmy a

neživé prostredie - zložky, ktoré sa navzájom ovplyvňujú svojimi vlastnosťami a nevyhnutnými podmienkami na udržanie života vo forme, ktorá existuje na Zemi. Termín ekosystému bol prvýkrát navrhnutý v roku 1935 anglickým ekológom A. Tansley.

Ekosystém sa teda chápe ako súbor živých organizmov (spoločenstiev) a ich biotopov, ktoré vďaka kolobehu látok tvoria stabilný systém života.

Spoločenstvá organizmov sú s anorganickým prostredím spojené najužšími materiálovými a energetickými väzbami. Rastliny môžu existovať iba vďaka neustálemu prísunu oxidu uhličitého, vody, kyslíka a minerálnych solí. Heterotrofy žijú z autotrofov, ale vyžadujú prísun anorganických zlúčenín, ako je kyslík a voda.

V každom danom biotope by zásoby anorganických zlúčenín potrebné na podporu života organizmov, ktoré ho obývajú, nevydržali dlho, ak by sa tieto zásoby neobnovili. K návratu živín do prostredia dochádza tak počas života organizmov (v dôsledku dýchania, vylučovania, defekácie), ako aj po ich smrti v dôsledku rozkladu mŕtvol a rastlinných zvyškov.

V dôsledku toho spoločenstvo tvorí určitý systém s anorganickým prostredím, v ktorom tok atómov spôsobený životnou činnosťou organizmov má tendenciu uzatvárať sa do cyklu.

Ryža. 8.1. Štruktúra biogeocenózy a schéma interakcie medzi komponentmi

Termín „biogeocenóza“, navrhnutý v roku 1940, sa v ruskej literatúre bežne používa. B. NSukačev. Biogeocenóza je podľa jeho definície „súbor homogénnych prírodných javov (atmosféra, horninové, pôdne a hydrologické pomery) na určitom rozsahu zemského povrchu, ktorý má osobitnú špecifickosť interakcií týchto zložiek, ktoré ho tvoria, a tzv. istý typ výmeny hmoty a energie medzi nimi a inými prírodnými javmi a predstavujúci vnútorne protirečivú dialektickú jednotu, v neustálom pohybe a vývoji.

V biogeocenóze V.N. Sukačev identifikoval dva bloky: ekotop- súbor podmienok abiotického prostredia a biocenóza- súhrn všetkých živých organizmov (obr. 8.1). Za ekotop sa často považuje abiotické prostredie netransformované rastlinami (primárny komplex faktorov fyzickogeografického prostredia) a biotop je súbor prvkov abiotického prostredia modifikovaný environmentálnou činnosťou živých organizmov.

Existuje názor, že pojem „biogeocenóza“ v oveľa väčšej miere odráža štrukturálne charakteristiky skúmaného makrosystému, pričom pojem „ekosystém“ zahŕňa predovšetkým jeho funkčnú podstatu. V skutočnosti medzi týmito pojmami nie je žiadny rozdiel.

Je potrebné poznamenať, že kombinácia špecifického fyzikálno-chemického prostredia (biotop) so spoločenstvom živých organizmov (biocenóza) vytvára ekosystém:

Ekosystém = Biotop + Biocenóza.

Rovnovážny (stabilný) stav ekosystému sa zabezpečuje na základe látkových cyklov (pozri odsek 1.5). Všetky zložky ekosystémov sa priamo zúčastňujú týchto cyklov.

Na udržanie obehu látok v ekosystéme je potrebný prísun anorganických látok v stráviteľnej forme a tri funkčne odlišné ekologické skupiny organizmov: producenti, konzumenti a rozkladači.

Výrobcovia autotrofné organizmy sú schopné budovať svoje telá pomocou anorganických zlúčenín (obr. 8.2).

Ryža. 8.2. Výrobcovia

Spotrebitelia - heterotrofné organizmy, ktoré spotrebúvajú organickú hmotu od výrobcov alebo iných spotrebiteľov a premieňajú ju na nové formy.

RozkladačeŽijú z mŕtvej organickej hmoty a premieňajú ju späť na anorganické zlúčeniny. Táto klasifikácia je relatívna, keďže spotrebitelia aj samotní výrobcovia pôsobia počas života čiastočne ako rozkladači, pričom do životného prostredia uvoľňujú minerálne metabolické produkty.

V zásade sa dá kolobeh atómov udržať v systéme bez medzičlánku – konzumentov, a to vďaka aktivitám dvoch ďalších skupín. Takéto ekosystémy sa však vyskytujú skôr ako výnimky, napríklad v oblastiach, kde fungujú spoločenstvá tvorené len z mikroorganizmov. Úlohu konzumentov v prírode zohrávajú najmä živočíchy, ich aktivity pri udržiavaní a urýchľovaní cyklickej migrácie atómov v ekosystémoch sú zložité a rôznorodé.

Rozsah ekosystémov v prírode sa veľmi líši. Rôzna je aj miera uzavretosti v nich udržiavaných cyklov hmoty, t.j. opakované zapájanie tých istých prvkov do cyklov. Za samostatné ekosystémy môžeme považovať napríklad vankúš lišajníkov na kmeni stromu, rozkladajúci sa peň s jeho populáciou, malú dočasnú vodnú plochu, lúku, les, step, púšť, celý oceán, a napokon celý povrch Zeme zaberaný životom.

V niektorých typoch ekosystémov je presun hmoty mimo ich hraníc taký veľký, že ich stabilita je udržiavaná najmä prílevom rovnakého množstva hmoty zvonku, pričom vnútorný kolobeh je neúčinný. Patria sem tečúce nádrže, rieky, potoky a oblasti na strmých horských svahoch. Ostatné ekosystémy majú oveľa ucelenejší kolobeh látok a sú relatívne autonómne (lesy, lúky, jazerá atď.).

Ekosystém je prakticky uzavretý systém. Toto je základný rozdiel medzi ekosystémami a komunitami a populáciami, ktoré sú otvorenými systémami, ktoré si vymieňajú energiu, hmotu a informácie so svojím prostredím.

Ani jeden ekosystém na Zemi však nemá úplne uzavretý obeh, keďže stále dochádza k minimálnej výmene hmoty s biotopom.

Ekosystém je súbor vzájomne prepojených spotrebiteľov energie, ktorí vykonávajú prácu na udržanie svojho nerovnovážneho stavu vo vzťahu k svojmu biotopu pomocou toku slnečnej energie.

V súlade s hierarchiou spoločenstiev sa život na Zemi prejavuje aj v hierarchii zodpovedajúcich ekosystémov. Ekosystémová organizácia života je jednou z nevyhnutných podmienok jeho existencie. Ako už bolo uvedené, zásoby biogénnych prvkov potrebných pre život organizmov na Zemi vo všeobecnosti a v každej konkrétnej oblasti na jej povrchu nie sú neobmedzené. Len systém obehu mohol dať týmto rezervám vlastnosť nekonečna, ktorá je nevyhnutná pre pokračovanie života.

Cyklus môžu udržiavať a vykonávať iba funkčne odlišné skupiny organizmov. Funkčná a ekologická rozmanitosť živých bytostí a organizácia toku látok extrahovaných z prostredia do cyklov je najstaršou vlastnosťou života.

Z tohto hľadiska sa udržateľná existencia mnohých druhov v ekosystéme dosahuje vďaka prirodzeným narušeniam biotopov, ktoré sa v ňom neustále vyskytujú, čo umožňuje novým generáciám obsadiť novo uvoľnený priestor.

Ekosystém (ekologický systém)- základná funkčná jednotka ekológie, predstavujúca jednotu živých organizmov a ich biotopov, organizovaná energetickými tokmi a biologickým kolobehom látok. Toto je základné spoločenstvo živých vecí a ich biotop, akýkoľvek súbor živých organizmov žijúcich spolu a podmienky ich existencie (obr. 8).

Ryža. 8. Rôzne ekosystémy: a - rybník v strednom pásme (1 - fytoplanktón; 2 - zooplanktón; 3 - plávajúce chrobáky (larvy a dospelí); 4 - mladý kapor; 5 - šťuka; 6 - larvy choronomíd (komáre trhavé); 7 - baktérie 8 - hmyz pobrežných porastov b - lúky (I - abiotické látky, t.j. hlavné anorganické a organické zložky III - makrokonzumenti (živočíchy): A - bylinožravce, myšiaky poľné; atď.);

Z funkčného hľadiska je vhodné analyzovať ekosystém v nasledujúcich smeroch:

1) energetické toky;

2) potravinové reťazce;

3) štruktúra časopriestorovej diverzity;

4) biogeochemické cykly;

5) vývoj a evolúcia;

6) kontrola (kybernetika);

Ekosystémy možno klasifikovať aj podľa:

· Štruktúra;

· Produktivita;

· Stabilita;

Typy ekosystémov (podľa Komova):

· Akumulačné (vyvýšené močiare);

· Transit (silné odstránenie látky);

Úrovne organizácie organického sveta sú diskrétne stavy biologických systémov, charakterizované podriadenosťou, prepojenosťou a špecifickými vzormi.

Štrukturálne úrovne organizácie života sú mimoriadne rôznorodé, ale hlavné sú molekulárne, bunkové, ontogenetické, populačno-druhové, bigiocenotické a biosférické.

1. Molekulárno genetická úroveň života. Najdôležitejšími úlohami biológie v tomto štádiu je štúdium mechanizmov prenosu genetickej informácie, dedičnosti a variability.

Na molekulárnej úrovni existuje niekoľko mechanizmov variability. Najdôležitejším z nich je mechanizmus génovej mutácie – priama transformácia samotných génov pod vplyvom vonkajších faktorov. Faktory, ktoré spôsobujú mutáciu, sú: žiarenie, toxické chemické zlúčeniny, vírusy.

Ďalším mechanizmom variability je génová rekombinácia. K tomuto procesu dochádza pri pohlavnom rozmnožovaní u vyšších organizmov. V tomto prípade nedochádza k zmene celkového množstva genetickej informácie.

Ďalší mechanizmus variability bol objavený až v 50. rokoch 20. storočia. Ide o neklasickú rekombináciu génov, pri ktorej dochádza k všeobecnému zvýšeniu objemu genetickej informácie v dôsledku zahrnutia nových genetických prvkov do genómu bunky. Najčastejšie sú tieto prvky zavedené do bunky vírusmi.

2. Bunková úroveň. Dnes už veda spoľahlivo zistila, že najmenšou samostatnou jednotkou štruktúry, fungovania a vývoja živého organizmu je bunka, ktorá je elementárnym biologickým systémom schopným sebaobnovy, sebareprodukcie a vývoja. Cytológia je veda, ktorá študuje živú bunku, jej stavbu, fungovanie ako elementárneho živého systému, študuje funkcie jednotlivých bunkových zložiek, proces rozmnožovania buniek, adaptáciu na podmienky prostredia atď. Cytológia študuje aj vlastnosti špecializovaných buniek, formovanie ich špeciálnych funkcií a vývoj špecifických bunkových štruktúr . Preto sa moderná cytológia nazývala bunková fyziológia.

Významný pokrok v štúdiu buniek nastal na začiatku 19. storočia objavením a popisom bunkového jadra. Na základe týchto štúdií vznikla bunková teória, ktorá sa stala najväčšou udalosťou v biológii 19. storočia. Práve táto teória slúžila ako základ pre rozvoj embryológie, fyziológie a evolučnej teórie.

Najdôležitejšou časťou všetkých buniek je jadro, ktoré uchováva a reprodukuje genetickú informáciu a reguluje metabolické procesy v bunke.

Všetky bunky sú rozdelené do dvoch skupín:

Prokaryoty sú bunky bez jadra

Eukaryoty - bunky obsahujúce jadrá

Vedci pri štúdiu živej bunky upozornili na existenciu dvoch hlavných typov jej výživy, čo umožnilo rozdeliť všetky organizmy na dva typy:

Autotrofný – sám si produkuje živiny, ktoré potrebujú

· Heterotrofný – nezaobíde sa bez biopotravín.

Neskôr sa objasnili také dôležité faktory, ako je schopnosť organizmov syntetizovať potrebné látky (vitamíny, hormóny), zabezpečiť si energiu, závislosť na ekologickom prostredí a pod.. Komplexný a diferencovaný charakter súvislostí teda naznačuje potrebu systematický prístup k štúdiu života na ontogenetickej úrovni .

3. Ontogenetická úroveň. Mnohobunkové organizmy. Táto úroveň vznikla v dôsledku formovania živých organizmov. Základnou jednotkou života je jednotlivec a elementárnym javom je ontogenéza. Fyziológia študuje fungovanie a vývoj mnohobunkových živých organizmov. Táto veda skúma mechanizmy pôsobenia rôznych funkcií živého organizmu, ich vzájomný vzťah, reguláciu a prispôsobenie sa vonkajšiemu prostrediu, vznik a formovanie v procese evolúcie a individuálneho vývoja jedinca. V podstate ide o proces ontogenézy – vývoj tela od narodenia až po smrť. Zároveň dochádza k rastu, pohybu jednotlivých štruktúr, diferenciácii a komplikácii organizmu.

Všetky mnohobunkové organizmy sa skladajú z orgánov a tkanív. Tkanivá sú skupinou fyzicky spojených buniek a medzibunkových látok, ktoré vykonávajú špecifické funkcie. Ich štúdium je predmetom histológie.

Orgány sú pomerne veľké funkčné jednotky, ktoré spájajú rôzne tkanivá do určitých fyziologických komplexov. Orgány sú zasa súčasťou väčších celkov – telesných systémov. Medzi nimi sú nervový, tráviaci, kardiovaskulárny, dýchací a iný systém. Vnútorné orgány majú iba zvieratá.

4. Populačno-biocenotická úroveň. Ide o nadorganizmovú úroveň života, ktorej základnou jednotkou je populácia. Na rozdiel od populácie je druh súborom jedincov, ktorí majú podobnú štruktúru a fyziologické vlastnosti, majú spoločný pôvod a môžu sa voľne krížiť a produkovať plodné potomstvo. Druh existuje iba prostredníctvom populácií reprezentujúcich geneticky otvorené systémy. Populačná biológia je veda o populáciách.

Pojem „populácia“ zaviedol jeden zo zakladateľov genetiky V. Johansen, ktorý nazval geneticky heterogénnu zbierku organizmov. Neskôr sa obyvateľstvo začalo považovať za integrálny systém, ktorý neustále interaguje s prostredím. Populácie sú skutočné systémy, prostredníctvom ktorých existujú druhy živých organizmov.

Populácie sú geneticky otvorené systémy, keďže izolácia populácií nie je absolútna a výmena genetických informácií z času na čas nie je možná. Práve populácie pôsobia ako elementárne jednotky evolúcie zmeny v ich genofonde vedú k vzniku nových druhov.

Populácie schopné samostatnej existencie a transformácie sú zjednotené v agregáte ďalšej nadorganickej úrovne - biocenóz. Biocenóza je súbor populácií žijúcich na určitom území.

Biocenóza je systém uzavretý pre cudzie populácie;

5. Biogeocetonická úroveň. Biogeocenóza je stabilný systém, ktorý môže existovať dlhú dobu. Rovnováha v živom systéme je dynamická, t.j. predstavuje neustály pohyb okolo určitého bodu stability. Pre jeho stabilné fungovanie je potrebné mať spätné väzby medzi jeho riadiacim a vykonávacím podsystémom. Tento spôsob udržiavania dynamickej rovnováhy medzi rôznymi prvkami biogeocenózy, spôsobený hromadným rozmnožovaním niektorých druhov a úbytkom alebo vymiznutím iných, čo vedie k zmene kvality životného prostredia, sa nazýva environmentálna katastrofa.

Biogeocenóza je integrálny samoregulačný systém, v ktorom sa rozlišuje niekoľko typov podsystémov. Primárne systémy sú výrobcovia, ktorí priamo spracúvajú neživé hmoty; spotrebitelia - sekundárna úroveň, na ktorej sa hmota a energia získavajú pomocou výrobcov; potom prídu spotrebitelia druhého rádu. Sú tam aj mrchožrúti a rozkladači.

Cyklus látok prechádza týmito úrovňami v biogeocenóze: život sa podieľa na využití, spracovaní a obnove rôznych štruktúr. V biogeocenóze existuje jednosmerný tok energie. To z neho robí otvorený systém, súvisle prepojený so susednými biogeocenózami.

Samoregulácia biogeocenlov je tým úspešnejšia, čím rôznorodejší je počet ich základných prvkov. Stabilita biogeocenóz závisí aj od rozmanitosti jej zložiek. Strata jedného alebo viacerých komponentov môže viesť k nezvratnej nerovnováhe a jej zániku ako integrálneho systému.

6. Úroveň biosféry. Toto je najvyššia úroveň organizácie života, ktorá pokrýva všetky javy života na našej planéte. Biosféra je živá hmota planéty a ňou pretvorené prostredie. Biologický metabolizmus je faktorom, ktorý spája všetky ostatné úrovne organizácie života do jednej biosféry. Na tejto úrovni nastáva obeh látok a premena energie spojená so životnou činnosťou všetkých živých organizmov žijúcich na Zemi. Biosféra je teda jednotný ekologický systém. Štúdium fungovania tohto systému, jeho štruktúry a funkcií je najdôležitejšou úlohou biológie na tejto úrovni života. Ekológia, biocenológia a biogeochémia študujú tieto problémy.

Vývoj doktríny biosféry je neoddeliteľne spojený s menom vynikajúceho ruského vedca V.I. Vernadského. Práve jemu sa podarilo dokázať spojenie medzi organickým svetom našej planéty, pôsobiacim ako jeden nedeliteľný celok, a geologickými procesmi na Zemi. Vernadsky objavil a študoval biogeochemické funkcie živej hmoty.