Многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости

МИНОБРНАУКИ РОССИИ 

Федеральное государственное бюджетное  образовательное  учреждение высшего профессионального  образования 

«Российский государственный  гуманитарный университет»

(РГГУ)

Филиал  РГГУ  в г. Балашихе

Кафедра математических и

естественнонаучных  дисциплин

                                         Васильцов Антон Викторович

«Многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости»

Реферат по «Концепции современного естествознания»

студента 1 курса  сокращенной заочной формы обучения

направления подготовки 081100 «Государственное и  муниципальное управление» 

Научный  руководитель

Канд. Педогогических наук

(ученая  степень, ученое  звание)

Борисова  Т.Ф.

(личная  подпись)     (расшифровка

                                   личной подписи) 
 
 

Балашиха 2012

Содержание: 

Введение……………………………………………………………..3

1. Основа  организации и устойчивости биосферы……………....5

2. Распределение живого вещества…………………………….….6

3. Классификация  живого вещества…………………………….…9

4. Миграция  и распределение живого вещества……………..….11

5. Постоянство биомассы живого вещества……………………...12

6. Функции  живого вещества в биосфере Земли……………...….13

Заключение…………………………………………………………..14

Список  литературы……………………………………………..…..15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

Огромное  видовое разнообразие живых организмов обеспечивает постоянный режим биотического круговорота. Каждый из организмов вступает в специфические взаимоотношения  со средой и играет свою роль в трансформации  энергии. Это сформировало определенные природные комплексы, имеющие свою специфику в зависимости от условий  среды в той или иной части  биосферы. Живые организмы населяют биосферу и входят в тот или иной биоценоз – пространственно-ограниченные части биосферы не в любом сочетании, а образуют определенные сообщества из видов, приспособленных к совместному обитанию. Такие сообщества называются биоценозами.

Важное  экологическое правило состоит  в том, что чем разнороднее  и сложнее биоценозы, тем выше устойчивость, способность противостоять  различным внешним воздействиям. Биоценозы отличаются большой самостоятельностью. Одни из них сохраняются в течение  длительного времени, другие закономерно  изменяются. Озера превращаются в  болота - идет образование торфа, а  в итоге на месте озера вырастает лес.

Процесс закономерного изменения биоценоза  называется сукцессией. Сукцессия - это  последовательная смена одних сообществ  организмов (биоценозов) другими на определенном участке среды. При  естественном течении сукцессия  заканчивается формированием устойчивой стадии сообщества. В ходе сукцессии  увеличивается разнообразие входящих в состав биоценоза видов организмов, вследствие чего повышается его устойчивость.

Повышение видового разнообразия обусловлено  тем, что каждый новый компонент  биоценоза открывает новые возможности  для вселения. Например, появление  деревьев позволяет проникнуть в  экосистему видам, живущим в подсистеме: на коре, под корой, строящим гнезда на ветвях, в дуплах.

В ходе естественного отбора в составе  биоценоза неизбежно сохраняются  лишь те виды организмов, которые могут  наиболее успешно размножаться именно в данном сообществе. Формирование биоценозов имеет существенную сторону: «соревнование за место под солнцем» между различными биоценозами. В  этом «соревновании» сохраняются лишь те биоценозы, которые характеризуются  наиболее полным разделением труда  между своими членами, а следовательно, более богатыми внутренними биотическими связями.

Так как  каждый биоценоз включает в себя все  основные экологические группы организмов, он по своим возможностям приравнивается биосфере. Биотический круговорот в пределах биоценоза - своеобразная уменьшенная модель биотического круговорота Земли. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Основа организации  и устойчивости  биосферы 

Термин "биосфера" был введен для обозначения  общего облика поверхности Земли, обусловленного наличием на ней всей массы живых  организмов. Два главных компонента биосферы - живые организмы и среда  их обитания (включая нижние слои атмосферы, водную среду) сосуществуют в постоянном взаимодействии, образуя целостную систему. Отдельные популяции живых организмов не являются изолированными от окружения. В ходе эволюции образуются биоценозы - сообщества животных, растений, микроорганизмов. В совокупности со средой обитания биоценозы образуют биогеоценозы. В них происходит непрерывный обмен веществом и энергией, которые реализуются множеством трофических цепочек и биогеохимических циклов. Биогеоценозы служат элементарными ячейками биосферы, которые, взаимодействуя между собой, устанавливают динамическое равновесие в ней. Живое вещество выполняет системообразующую роль в суперсистеме жизни - биосфере. Высокая степень согласованности всех видов жизни в биосфере есть результат совместно протекающей эволюции взаимодействующих биологических систем - коэволюции. Коэволюционное развитие проявляется в тонкой взаимной приспособляемости видов, во взаимодополнении живых систем. В конечном итоге коэволюция приводит к увеличению разнообразия и сложности в природе. В этом представлении состоит суть концепции коэволюции. Согласно ей многообразие живых организмов - это основа организации и устойчивости биосферы. Каждый биологический вид выполняет свою функцию в биосферном циркулировании вещества, энергии, в обмене информацией и осуществлении обратных связей. В связи с этим очевидна опасность уменьшения численности видов живых организмов и сокращение генофонда, которые непрерывно происходят под давлением человеческой цивилизации на природу. 

2. Распределение живого вещества 

«Быть живым, - отмечал В.И. Вернадский, - значит, быть организованным». На протяжении миллиардов лет существования биосферы организованность создается и сохраняется благодаря деятельности живых организмов.

Живая природа является основной чертой проявления биосферы, она резко отличает ее тем самым от других земных оболочек. Строение биосферы прежде всего и больше всего характеризуется жизнью. Эта самая мощная геологическая сила, живое вещество планеты, представляет собой совокупность весьма хрупких и нежных живых организмов, по массе составляющих ничтожную часть созданной ими биосферы.

Если  живое вещество равномерно распределить по поверхности нашей планеты, то оно покроет ее слоем всего в 2 см толщиной.

Химический  состав элементов живого вещества нашей  планеты характеризуется преобладанием  немногих элементов: водород, углерод, кислород, азот являются главными элементами земного живого вещества и поэтому  названы биофильными. Атомы их создают в живых организмах сложные молекулы в сочетании с водой и минеральными солями.

Живые вещества нашей планеты существуют в виде огромного множества организмов со своими индивидуальными признаками, разнообразных форм и размеров. Среди  живых организмов встречаются мельчайшие по форме микроорганизмы и многоклеточные животные и растения крупных размеров. Размеры колеблются от микрометров (малые бактерии, инфузории) до десятков метров.

Население биосферы в видовом и морфологическом  отношении так же чрезвычайно  разнообразно. Подсчеты количества видов, населяющих нашу планету, проводились различными авторами, но их все же можно считать только приближенными.

Согласно  современным оценкам, на Земле существует около 3 млн. видов организмов, из которых на долю растений приходится 500 тысяч видов, а на долю животных - 2,5 млн видов. Весь органический мир нашей планеты со времен Аристотеля традиционно разделяется на растения и животных. В настоящее время, благодаря изучению структуры организации живых существ, можно провести более совершенную классификацию, чем это было раньше.

Живое вещество, по В.И. Вернадскому, «растекается по земной поверхности и оказывает  определенное давление на окружающую среду, обходит препятствия, мешающие его продвижению, или ими овладевает, их покрывает». Внутренняя энергия, производимая жизнью, проявляется в переносе химических элементов и в создании из них  новых тел. По мнению В.И. Вернадского, геохимическая энергия жизни  выражается в движении живых организмов путем размножения, идущего в  биосфере непрерывно. Размножение организмов производит «давление жизни», или  «напор жизни». В этой связи между  организмами возникает борьба за площадь, питание и в особенности  «за газ», нужный для дыхания свободный кислород.

При этом происходит биогенная миграция атомов: атомы, захваченные растениями, переходят к травоядным животным, затем - к хищникам, которые питаются травоядными. Мертвые растения и животные служат пищей для микроорганизмов, а выделяемые микроорганизмами в результате жизнедеятельности минеральные вещества снова потребляются растениями. Из этого биологического круговорота выпадает лишь небольшой процент атомов. Эти вышедшие из жизненного процесса биогенные атомы попадают в косную (неживую) природы, тем самым играя огромную роль в истории биосферы.

Процесс размножения замирает только при  недостатке кислорода в окружающей среде, действии низких температур и  отсутствии места для обитания новых организмов.

В.И. Вернадский вычислил время, необходимое различным  организмам для «захвата» поверхности планеты.

Таким образом, он сделал вывод о том, что  мелкие организмы размножаются быстрее  крупных, а домашние животные размножаются быстрее диких. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Классификация живого  вещества 

Весь  мир живых существ в настоящее  время подразделяют на две большие  систематические группы: прокариоты и эукариоты.

Прокариоты (от лат. pro - вперед, вместо и греч. кагуоп - ядро) - организмы, не обладающие, в отличие от эукариотов, оформленным клеточным ядром и типичным хромосомным аппаратом. Наследственная информация у них реализуется и передается через ДНК, типичный половой процесс отсутствует. К ним относятся бактерии, например, сине-зеленые водоросли. В системе органического мира прокариоты составляют над-царство.

Эукариоты (от греч. еu - хорошо, полностью и karyon - ядро) - организмы, обладающие в отличие от прокариотов, оформленным клеточным ядром, отделенным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал у них заключается в хромосомах, характерен половой процесс. К ним относится все, кроме бактерий.

Самыми  низкоорганизованными живыми организмами  являются те, у которых отсутствует  истинное ядро клетки, ДНК располагается в клетке свободно, не отделяясь от цитоплазмы ядерной мембраной. Эти организмы получили название прокариоты. Все остальные организмы называются эукариоты.

Именно  прокариотам обязана наша планета  появлением атмосферы. Прокариоты могли  существовать в совершенно немыслимых условиях, которые сложились на нашей  планете 3 млрд лет назад - интенсивная ультрафиолетовая радиация, не удерживаемая озоновым слоем, активнейший вулканизм - и были одними из самых приспособленных живых существ. Их потомки, например, сине-зеленые водоросли и сейчас обладают необыкновенной живучестью.

Огромный  шаг в эволюции живого вещества был  сделан, когда появились эукариоты  с их кислородным дыханием. На переход  от прокариотов к эукариотам, вызвавшем грандиозную перестройку биосферы, ушло еще около миллиарда лет. За обретение кислородного голодания прокариоты заплатили тем, что они стали смертны в обычном смысле слова, в отличие от эукариотов, которые, по-видимому, не имели естественной смерти. Но вместе с этим они приобрели и значительно большую, чем у прокариотов, эффективность использования энергии, благодаря чему смогли гораздо быстрее эволюционировать и стали способны к самосовершенствованию. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Миграция и распределение  живого вещества

В связи  с действием солнечной энергии  и внутренней энергии Земли в  биосфере совершаются постоянные процессы движения и перераспределения вещества. В ней осуществляется массовый перенос  твердых, жидких и газообразных тел  при различных температурах и  давлениях. На Земле ежегодно разрушатся 1012 тонн живого вещества из общего запаса 1013 тонн. Такой интенсивный круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость и целостность, связан с жизнедеятельностью биомассы планеты. В отличие от мертвой, материи  живое вещество способно к аккумуляции  энергии, размножению и обладает огромной скоростью реакций. На Земле  нет силы более постоянно действующей, а поэтому и более могущественной по своим последствиям, чем живые  организмы, взятые вместе. Жизнь на Земле невозможна без круговорота  веществ. Аккумуляция и минерализация  происходит в биоценозах. Основной круговорот углерода состоит в превращении  СO2 в живое вещество, из которого при разложении бактериями и дыханием вновь образуется СО2.

Круговорот  азота связан с превращением в  нитраты молекулярного азота  атмосферы за счет деятельности некоторых  бактерий и энергии грозовых разрядов. Нитраты усваиваются растениями. В составе их белков азот попадает к животным, а после отмирания  растений и животных - в почву, где  гнилостные бактерии разлагают органические остатки до аммиака, который затем  окисляется бактериями в азотную  кислоту. Таким образом, накопление химических элементов в живых  организмах и освобождение их в результате разложения мертвых - характерная особенность биогенной миграции.

Обновление  биомассы на суше происходит в среднем  за 15 лет, причем для лесной растительности эта величина значительно больше, а для травянистой - значительно меньше. В океане общая масса живого вещества обновляется в среднем через каждые 25 дней. Обновление всей биомассы Земли осуществляется за 7-8 лет.

5. Постоянство биомассы  живого вещества 

Количество  биомассы живого вещества приобретает  тенденцию к определенному постоянству. Это достигается тем, что в  природе есть противоположная направленность процессов.

Важнейшим звеном биохимического круговорота  является фотосинтез - мощный естественный процесс, вовлекающий ежегодно в  круговорот огромные массы вещества биосферы и определяющий ее высокий  кислородный потенциал. Этот процесс  выступает как регулятор основных геохимических процессов в биосфере и как фактор, определяющий наличие  свободной энергии верхних оболочек земного шара. За счет углекислоты  и воды синтезируется органическое вещество и выделяется свободный  кислород. Фотосинтез происходит на всей поверхности Земли и создает  огромный геохимический фактор, который  может быть выражен количеством  массы углерода, ежегодно вовлекаемой  в построение органического живого вещества всей биосферы. Продуктивность планетарного фотосинтеза может  быть выражена в количестве масс углекислоты  и воды, потребляемых всеми растениями земного шара в течение года. Учитывая то, что воды мирового океана прошли через биогенный цикл, связанный  с фотосинтезом, не менее 300 раз, свободный  кислород атмосферы обновлялся не менее  одного миллиона раз.

При гибели организма происходит обратный процесс - разложение органического вещества путем окисления, гниения и т.п. с образованием продуктов разложения. 
 
 

6. Функции живого  вещества в биосфере  Земли 

В.И. Вернадский выделял пять функций живого вещества в атмосфере Земли:

1. Газовая  функция. Осуществляется зелеными  растениями. Для синтеза органических  веществ растения используют  углекислый газ, выделяя при  этом в атмосферу кислород. Весь  остальной органический мир использует кислород в процессе дыхания и пополняет при этом запасы углекислого газа в атмосфере. По мере увеличения биомассы зеленых растений изменяется газовый состав атмосферы: снижается содержание углекислого газа и увеличивается концентрация кислорода.

2. С  газовой функцией тесно связана  окислительно-восстановительная функция. В процессе своей жизнедеятельности и после своей гибели организмы, обитающие в разных водоемах, регулируют кислородный режим и тем самым создают условия, благоприятные для растворения ряда металлов, что приводит к образованию осадочных пород.

3. Концентрационная  функция проявляется в способности  живых организмов накапливать  различные химические элементы, например, в таких растениях-накопителях,  как осока, хвощ, содержится много  кремния. Благодаря осуществлению  концентрационной функции живые  организмы создали многие осадочные  породы: залежи мела, известняка  и т.п.

4. Биохимическая  функция связана с ростом, размножением  и перемещением живых организмов  в пространстве. Размножение приводит  к быстрому распространению живых  организмов и расползанию живого  вещества в разные географические  области.

5. Биохимическая  деятельность охватывает все  возрастающее количество вещества  земной коры для нужд промышленности, транспорта, сельского хозяйства  и бытовых потребностей человека.

Заключение 

При всем многообразии органический мир −  не что-то разрозненное и хаотичное. Напротив, он представляет собой единое целое. Единство живой природы, как и мира в целом, выражается в ее материальности. Все виды животных и растений представляют собой различные формы существования живой материи. Как бы ни отличались друг от друга отдельные виды животных, растений и микроорганизмов, всем им присуще определенное биохимическое единство, выражающееся в общности химического состава (белков, углеводов, жиров, ферментных и гормональных систем и др.) и близости типов реакций, лежащих в основе процессов ассимиляции и диссимиляции.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы: 

1. Дягилев  Ф.М. Концепции современного естествознания. - М.: Изд. ИЭМПЭ, 2008.

2. Недельский Н.Ф., Олейников Б.И., Тулинов В.Ф. Концепции современного естествознания. - М: Изд. Мысль, 2006.

3. Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания.- М.: Изд. ЮНИТИ, 2005.

4. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. - М.: Изд. ЮНИТИ, 2004.