Definição da biologia como uma ciência. Comunicação da biologia com outras ciências. O valor da biologia para a medicina. Definição do conceito de "vida" no estágio atual da ciência. Propriedades fundamentais dos seres vivos.

Biologia(grego bios - “vida”; logos - ensino) - a ciência da vida (vida selvagem), uma das ciências naturais, cujo assunto são os seres vivos e sua interação com o meio ambiente. A biologia estuda todos os aspectos da vida, em particular a estrutura, função, crescimento, origem, evolução e distribuição dos organismos vivos na Terra. Classifica e descreve os seres vivos, a origem de suas espécies, a interação entre si e com o meio ambiente.

Relação da biologia com outras ciências: A biologia está intimamente relacionada com outras ciências e às vezes é muito difícil traçar uma linha entre elas. O estudo da vida da célula inclui o estudo dos processos moleculares que ocorrem dentro da célula, esta seção é chamada de biologia molecular e às vezes se refere à química e não à biologia. As reações químicas que ocorrem no corpo são estudadas pela bioquímica, uma ciência muito mais próxima da química do que da biologia. Muitos aspectos do funcionamento físico dos organismos vivos são estudados pela biofísica, que está intimamente relacionada à física. O estudo de um grande número de objetos biológicos está inextricavelmente ligado a ciências como a estatística matemática. Às vezes, a ecologia é distinguida como uma ciência independente - a ciência da interação de organismos vivos com o meio ambiente (natureza viva e inanimada). Como campo separado do conhecimento, a ciência que estuda a saúde dos organismos vivos há muito se destaca. Esta área inclui a medicina veterinária e uma ciência aplicada muito importante - a medicina, que é responsável pela saúde humana.

Importância da biologia para a medicina:

A pesquisa genética permitiu desenvolver métodos de diagnóstico precoce, tratamento e prevenção de doenças hereditárias humanas;

A seleção de microrganismos permite obter enzimas, vitaminas, hormônios necessários para o tratamento de várias doenças;

A engenharia genética permite a produção de compostos e medicamentos biologicamente ativos;

Definição do conceito de "vida" no estágio atual da ciência. Propriedades fundamentais dos seres vivos:É bastante difícil dar uma definição completa e inequívoca do conceito de vida, dada a enorme variedade de suas manifestações. Na maioria das definições do conceito de vida, que foram dadas por muitos cientistas e pensadores ao longo dos séculos, foram levadas em conta as principais qualidades que distinguem os vivos dos não vivos. Por exemplo, Aristóteles disse que a vida é "nutrição, crescimento e decrepitude" do organismo; A. L. Lavoisier definiu a vida como uma "função química"; G. R. Treviranus acreditava que a vida é "uma uniformidade estável de processos com uma diferença de influências externas". É claro que tais definições não poderiam satisfazer os cientistas, pois não refletiam (e não podiam refletir) todas as propriedades da matéria viva. Além disso, as observações indicam que as propriedades dos vivos não são excepcionais e únicas, como parecia antes, elas são encontradas separadamente entre objetos não vivos. AI Oparin definiu a vida como "uma forma especial e muito complexa do movimento da matéria". Essa definição reflete a originalidade qualitativa da vida, que não pode ser reduzida a simples leis químicas ou físicas. No entanto, mesmo neste caso, a definição é de natureza geral e não revela a peculiaridade específica desse movimento.

F. Engels em "Dialética da Natureza" escreveu: "A vida é um modo de existência dos corpos proteicos, cujo ponto essencial é a troca de matéria e energia com o meio ambiente".

Para aplicação prática, são úteis aquelas definições que contêm as propriedades básicas que são necessariamente inerentes a todas as formas vivas. Aqui está um deles: a vida é um sistema macromolecular aberto, caracterizado por uma organização hierárquica, a capacidade de auto-reprodução, autopreservação e auto-regulação, metabolismo, um fluxo de energia finamente regulado. De acordo com essa definição, a vida é um núcleo de ordem que se espalha em um universo menos ordenado.

A vida existe na forma de sistemas abertos. Isso significa que qualquer forma viva não está fechada apenas em si mesma, mas constantemente troca matéria, energia e informação com o meio ambiente.

2. Níveis de organização da vida condicionados evolutivamente: Existem tais níveis de organização da matéria viva - níveis de organização biológica: molecular, celular, tecido, órgão, organismo, população-espécie e ecossistema.

Nível molecular de organização- este é o nível de funcionamento das macromoléculas biológicas - biopolímeros: ácidos nucleicos, proteínas, polissacarídeos, lipídios, esteróides. A partir deste nível, começam os processos vitais mais importantes: metabolismo, conversão de energia, transmissão de informações hereditárias. Este nível é estudado: bioquímica, genética molecular, biologia molecular, genética, biofísica.

Nível celular- este é o nível das células (células de bactérias, cianobactérias, animais unicelulares e algas, fungos unicelulares, células de organismos multicelulares). Uma célula é uma unidade estrutural da vida, uma unidade funcional, uma unidade de desenvolvimento. Este nível é estudado por citologia, citoquímica, citogenética, microbiologia.

Nível de organização do tecido- Este é o nível em que se estuda a estrutura e o funcionamento dos tecidos. Este nível é estudado por histologia e histoquímica.

Nível de organização do órgão- Este é o nível de órgãos de organismos multicelulares. Anatomia, fisiologia, embriologia estudam este nível.

Nível de organização do organismo- este é o nível de organismos unicelulares, coloniais e multicelulares. A especificidade do nível organísmico reside no fato de que nesse nível ocorre a decodificação e implementação da informação genética, a formação de traços inerentes aos indivíduos de uma determinada espécie. Este nível é estudado pela morfologia (anatomia e embriologia), fisiologia, genética, paleontologia.

Nível de espécie populacionalé o nível de agregados de indivíduos - populações e espécies. Este nível é estudado pela sistemática, taxonomia, ecologia, biogeografia e genética de populações. A este nível, estudam-se as características genéticas e ecológicas das populações, os factores evolutivos elementares e a sua influência no pool genético (microevolução), o problema da conservação das espécies.

Nível biogeocenótico de organização da vida - representado por uma variedade de biogeocenoses naturais e culturais em todos os ambientes vivos . Componentes- Populações de diferentes espécies; Fatores Ambientais ; Teias alimentares, fluxos de matéria e energia ; Processos básicos; Ciclo bioquímico e fluxo de energia que sustentam a vida ; Equilíbrio móvel entre os organismos vivos e o ambiente abiótico (homeostase) ; Proporcionar aos organismos vivos condições e recursos de vida (alimentação e abrigo) Ciências que lideram a investigação a este nível: Biogeografia, Biogeocenologia Ecologia

Nível biosférico de organização da vida

É representado pela forma mais elevada e global de organização dos biossistemas - a biosfera. Componentes - Biogeocenoses; Impacto antropogênico; Processos básicos; Interação ativa da matéria viva e não viva do planeta; Circulação global biológica de matéria e energia;

Participação biogeoquímica ativa do homem em todos os processos da biosfera, suas atividades econômicas e etnoculturais

Ciências que lideram a investigação a este nível: Ecologia; Ecologia global; Ecologia espacial; Ecologia Social.

Os níveis de organização do mundo orgânico são estados discretos de sistemas biológicos, caracterizados por subordinação, interconexão e padrões específicos.

Os níveis estruturais de organização da vida são extremamente diversos, mas os principais são moleculares, celulares, ontogenéticos, populações-espécies, biocenóticos e biosféricos.

1. Nível genético molecular vida. As tarefas mais importantes da biologia nesta fase são o estudo dos mecanismos de transmissão da informação genética, hereditariedade e variabilidade.

Existem vários mecanismos de variabilidade a nível molecular. O mais importante deles é o mecanismo de mutação genética - a transformação direta dos próprios genes sob a influência de fatores externos. Os fatores que causam a mutação são: radiação, compostos químicos tóxicos, vírus.

Outro mecanismo de variabilidade é a recombinação gênica. Tal processo ocorre durante a reprodução sexual em organismos superiores. Nesse caso, não há alteração na quantidade total de informação genética.

Outro mecanismo de variabilidade foi descoberto apenas na década de 1950. Trata-se de uma recombinação não clássica de genes, na qual há um aumento geral na quantidade de informação genética devido à inclusão de novos elementos genéticos no genoma celular. Na maioria das vezes, esses elementos são introduzidos na célula por vírus.

2. Nível celular. Hoje, a ciência estabeleceu com segurança que a menor unidade independente da estrutura, funcionamento e desenvolvimento de um organismo vivo é uma célula, que é um sistema biológico elementar capaz de auto-renovação, auto-reprodução e desenvolvimento. A citologia é uma ciência que estuda uma célula viva, sua estrutura, funcionando como um sistema vivo elementar, explora as funções dos componentes celulares individuais, o processo de reprodução celular, a adaptação às condições ambientais, etc. A citologia também estuda as características das células especializadas, a formação de suas funções especiais e o desenvolvimento de estruturas celulares específicas. Assim, a citologia moderna tem sido chamada de fisiologia celular.

Um avanço significativo no estudo das células ocorreu no início do século XIX, quando o núcleo celular foi descoberto e descrito. Com base nesses estudos, foi criada a teoria celular, que se tornou o maior evento da biologia no século XIX. Foi essa teoria que serviu de base para o desenvolvimento da embriologia, da fisiologia e da teoria da evolução.

A parte mais importante de todas as células é o núcleo, que armazena e reproduz a informação genética, regula os processos metabólicos na célula.

Todas as células são divididas em dois grupos:

Procariotos - células sem núcleo

eucariontes são células que contêm núcleos

Estudando uma célula viva, os cientistas chamaram a atenção para a existência de dois tipos principais de sua nutrição, o que permitiu que todos os organismos fossem divididos em dois tipos:

Autotróficos - produzem seus próprios nutrientes

· Heterotrófico - não pode prescindir de alimentos orgânicos.

Posteriormente, foram esclarecidos fatores tão importantes como a capacidade dos organismos de sintetizar as substâncias necessárias (vitaminas, hormônios), fornecer-se energia, dependência do ambiente ecológico, etc. Assim, a natureza complexa e diferenciada das relações indica a necessidade para uma abordagem sistemática ao estudo da vida no nível ontogenético.

3. nível ontogenético. organismos multicelulares. Este nível surgiu como resultado da formação de organismos vivos. A unidade básica da vida é um indivíduo, e o fenômeno elementar é a ontogênese. A fisiologia lida com o estudo do funcionamento e desenvolvimento de organismos vivos multicelulares. Esta ciência considera os mecanismos de ação de várias funções de um organismo vivo, sua relação entre si, regulação e adaptação ao ambiente externo, origem e formação no processo de evolução e desenvolvimento individual de um indivíduo. Na verdade, este é o processo de ontogênese - o desenvolvimento do organismo desde o nascimento até a morte. Nesse caso, ocorrem crescimento, movimento de estruturas individuais, diferenciação e complicação do organismo.

Todos os organismos multicelulares são compostos de órgãos e tecidos. Os tecidos são um grupo de células fisicamente conectadas e substâncias intercelulares para realizar certas funções. Seu estudo é o tema da histologia.

Os órgãos são unidades funcionais relativamente grandes que combinam vários tecidos em certos complexos fisiológicos. Por sua vez, os órgãos fazem parte de unidades maiores - sistemas corporais. Entre eles estão os sistemas nervoso, digestivo, cardiovascular, respiratório e outros. Apenas os animais possuem órgãos internos.

4. Nível populacional-biocenótico. Este é um nível de vida supra-organismo, cuja unidade básica é a população. Em contraste com uma população, uma espécie é uma coleção de indivíduos que são semelhantes em estrutura e propriedades fisiológicas, têm uma origem comum e podem cruzar livremente e produzir descendentes férteis. Uma espécie existe apenas através de populações que representam sistemas geneticamente abertos. A biologia populacional é o estudo das populações.

O termo "população" foi introduzido por um dos fundadores da genética, V. Johansen, que o chamou de conjunto de organismos geneticamente heterogêneos. Mais tarde, a população passou a ser considerada um sistema integral, interagindo continuamente com o meio ambiente. São as populações que são os sistemas reais através dos quais as espécies de organismos vivos existem.

As populações são sistemas geneticamente abertos, pois o isolamento das populações não é absoluto e a troca de informações genéticas não é possível de tempos em tempos. São as populações que atuam como unidades elementares de evolução; mudanças em seu pool genético levam ao surgimento de novas espécies.

Populações capazes de existência e transformação independentes estão unidas no agregado do próximo nível supraorganismático - biocenoses. Biocenose - um conjunto de populações que vivem em uma determinada área.

A biocenose é um sistema fechado para populações estrangeiras, para suas populações constituintes é um sistema aberto.

5. Nível biogeocetônico. A biogeocenose é um sistema estável que pode existir por um longo tempo. O equilíbrio em um sistema vivo é dinâmico, ou seja, representa um movimento constante em torno de um certo ponto de estabilidade. Para seu funcionamento estável, é necessário haver realimentação entre seus subsistemas de controle e execução. Essa forma de manter um equilíbrio dinâmico entre vários elementos da biogeocenose, causada pela reprodução em massa de algumas espécies e a redução ou desaparecimento de outras, levando a uma alteração na qualidade do meio ambiente, é chamada de desastre ecológico.

A biogeocenose é um sistema auto-regulador integral no qual se distinguem vários tipos de subsistemas. Os sistemas primários são produtores que processam diretamente a matéria inanimada; consumidores - um nível secundário em que matéria e energia são obtidas através do uso de produtores; depois vêm os consumidores de segunda ordem. Há também catadores e decompositores.

O ciclo de substâncias passa por esses níveis na biogeocenose: a vida está envolvida no uso, processamento e restauração de várias estruturas. Na biogeocenose - um fluxo de energia unidirecional. Isso o torna um sistema aberto, continuamente conectado com biogeocenoses vizinhas.

A auto-regulação do biogeocens procede com mais sucesso, quanto mais diverso for o número de seus elementos constituintes. A estabilidade das biogeocenoses também depende da diversidade de seus componentes. A perda de um ou mais componentes pode levar a um desequilíbrio irreversível e sua morte como sistema integral.

6. nível biosférico. Este é o nível mais alto de organização da vida, abrangendo todos os fenômenos da vida em nosso planeta. A biosfera é a matéria viva do planeta e o meio ambiente por ela transformado. O metabolismo biológico é um fator que une todos os outros níveis de organização da vida em uma biosfera. Nesse nível, há circulação de substâncias e transformação de energia associada à atividade vital de todos os organismos vivos que vivem na Terra. Assim, a biosfera é um único sistema ecológico. O estudo do funcionamento deste sistema, sua estrutura e funções é a tarefa mais importante da biologia neste nível de vida. Ecologia, biocenologia e biogeoquímica estão envolvidas no estudo desses problemas.

O desenvolvimento da doutrina da biosfera está inextricavelmente ligado ao nome do notável cientista russo V.I. Vernadsky. Foi ele quem conseguiu comprovar a ligação do mundo orgânico do nosso planeta, atuando como um todo único e inseparável, com os processos geológicos da Terra. Vernadsky descobriu e estudou as funções biogeoquímicas da matéria viva.



Toda a vida selvagem é uma coleção de sistemas biológicos de diferentes níveis de organização e subordinação.
O nível de organização da matéria viva é entendido como o lugar funcional que uma determinada estrutura biológica ocupa no sistema geral de organização da natureza.

O nível de organização da matéria vivaé um conjunto de parâmetros quantitativos e qualitativos de um determinado sistema biológico (célula, organismo, população, etc.), que determinam as condições e os limites de sua existência.

Existem vários níveis de organização dos sistemas vivos, que refletem a subordinação, hierarquia da organização estrutural da vida.

• Nível molecular (molecular-genético) representados por biopolímeros individuais (DNA, RNA, proteínas, lipídios, carboidratos e outros compostos); nesse nível de vida, estudam-se fenômenos associados às mudanças (mutações) e à reprodução do material genético, metabolismo. Esta é a ciência da biologia molecular.
• Celularnível- o nível em que a vida existe na forma de uma célula - a unidade estrutural e funcional da vida, é estudada pela citologia. Nesse nível, são estudados processos como metabolismo e energia, troca de informações, reprodução, fotossíntese, transmissão de impulsos nervosos e muitos outros.

A célula é a unidade estrutural de todos os seres vivos.

• nível de tecido estudando histologia.

O tecido é uma combinação de substância intercelular e células semelhantes em estrutura, origem e funções.

• Órgãonível. Um órgão contém vários tecidos.
• Organísmiconível- a existência independente de um único indivíduo - um organismo unicelular ou multicelular é estudado, por exemplo, pela fisiologia e autecologia (ecologia dos indivíduos). Um indivíduo como um organismo integral é uma unidade elementar de vida. A vida na natureza não existe em nenhuma outra forma.

Um organismo é um verdadeiro portador de vida, caracterizado por todas as suas propriedades.

• população-espécienível- nível, que é representado por um grupo de indivíduos da mesma espécie - população; é na população que ocorrem os processos evolutivos elementares (acumulação, manifestação e seleção de mutações). Este nível de organização é estudado por ciências como de-ecologia (ou ecologia populacional), doutrina evolutiva.

Uma população é uma coleção de indivíduos da mesma espécie que existem há muito tempo em uma determinada área, cruzam-se livremente e são relativamente isolados de outros indivíduos da mesma espécie.

• Biogeocenóticonível- representados por comunidades (ecossistemas) constituídas por diferentes populações e seus habitats. Este nível de organização é estudado pela biocenologia ou sinecologia (ecologia comunitária).

A biogeocenose é uma combinação de todas as espécies com complexidade variável de organização e todos os fatores de seu habitat.

• biosfériconível- nível que representa a totalidade de todas as biogeocenoses. Na biosfera, ocorre a circulação de substâncias e a transformação de energia com a participação de organismos.

1) O biólogo alemão é considerado o fundador da ecologia E. Haeckel(1834-1919), que pela primeira vez em 1866 usou o termo "ecologia". Ele escreveu: “Por ecologia entendemos a ciência geral da relação entre o organismo e o meio ambiente, onde incluímos todas as “condições de existência” no sentido mais amplo da palavra. Eles são parcialmente orgânicos e parcialmente inorgânicos.”

Inicialmente, essa ciência era a biologia, que estuda as populações de animais e plantas em seu habitat.

Ecologia estuda sistemas em um nível acima do organismo individual. Os principais objetos de seu estudo são:

população - um grupo de organismos pertencentes à mesma espécie ou similares e ocupando um determinado território;

ecossistema, incluindo a comunidade biótica (totalidade das populações do território considerado) e habitat;

biosfera-área de vida na terra.

A interação do Homem com a Natureza tem especificidades próprias. O homem é dotado de razão, e isso lhe dá a oportunidade de perceber seu lugar na natureza e propósito na Terra. Desde o início do desenvolvimento da civilização, o homem vem pensando em seu papel na natureza. Sendo, é claro, parte da natureza, o homem criou um ambiente especial, que é chamado civilização humana.À medida que se desenvolvia, entrava cada vez mais em conflito com a natureza. Agora a humanidade já percebeu que a exploração adicional da natureza pode ameaçar sua própria existência. Metas e objetivos da ecologia moderna

Um dos principais objetivos da ecologia moderna como ciência é estudar os padrões básicos e desenvolver a teoria da interação racional no sistema "homem - sociedade - natureza", considerando a sociedade humana como parte integrante da biosfera.

O principal objetivo da ecologia moderna nesta fase do desenvolvimento da sociedade humana - conduzir a humanidade da crise ecológica global para o caminho do desenvolvimento sustentável, no qual a satisfação das necessidades vitais da geração atual será alcançada sem privar as gerações futuras de tal oportunidade.

Para atingir esses objetivos, a ciência ambiental terá que resolver uma série de problemas diversos e complexos, incluindo:

desenvolver teorias e métodos para avaliar a sustentabilidade dos sistemas ecológicos em todos os níveis;

estudar os mecanismos de regulação do número de populações e diversidade biótica, o papel da biota (flora e fauna) como regulador da estabilidade da biosfera;

estudar e criar previsões de mudanças na biosfera sob influência de fatores naturais e antropogênicos;

avaliar o estado e a dinâmica dos recursos naturais e as consequências ambientais do seu consumo;

desenvolver métodos de gestão da qualidade ambiental;

para formar uma compreensão dos problemas da biosfera e da cultura ecológica da sociedade.

Nos cercando ambiente vivo não é uma combinação aleatória e aleatória de seres vivos. É um sistema estável e organizado que se desenvolveu no processo de evolução do mundo orgânico. Quaisquer sistemas são passíveis de modelagem, ou seja, é possível prever como este ou aquele sistema reagirá à influência externa.A abordagem sistêmica é a base para estudar os problemas ambientais. O lugar da ecologia no sistema das ciências naturais. A ecologia moderna pertence ao tipo de ciências que surgiu na junção de muitas áreas científicas. Reflete tanto a natureza global das tarefas modernas que a humanidade enfrenta, quanto várias formas de integração dos métodos de direção e pesquisa científica. A transformação da ecologia de uma disciplina puramente biológica em um ramo do conhecimento, que incluía também as ciências sociais e técnicas, em um campo de atividade baseado na solução de uma série de complexas questões políticas, ideológicas, econômicas, éticas e outras, determinou seu lugar significativo na vida moderna, fez dele uma espécie de nó, que combina várias áreas da ciência e da prática humana. A ecologia, na minha opinião, está se tornando cada vez mais uma das ciências humanas e interessa a muitas áreas científicas. E embora esse processo ainda esteja muito longe de ser concluído, suas principais tendências já são bastante visíveis em nosso tempo.

2) Tema, tarefas e métodos de ecologia Ecologia(grego oikos - habitação, residência, logos - ciência) - ciência biológica da relação entre os organismos vivos e seu ambiente.

Objetos de ecologia são predominantemente sistemas acima do nível dos organismos, ou seja, o estudo da organização e funcionamento de sistemas supraorganismos: populações, biocenoses (comunidades), biogeocenoses (ecossistemas) e a biosfera como um todo. Em outras palavras, o principal objeto de estudo em ecologia são os ecossistemas, ou seja, complexos naturais unificados formados por organismos vivos e o meio ambiente.

Tarefas de ecologia mudam dependendo do nível estudado de organização da matéria viva. Ecologia populacional explora padrões de dinâmica e estrutura populacional, bem como processos de interação (competição, predação) entre populações de diferentes espécies. Para tarefas ecologia comunitária (biocenologia) inclui o estudo dos padrões de organização de várias comunidades, ou biocenoses, sua estrutura e funcionamento (a circulação de substâncias e a transformação de energia nas cadeias alimentares).

A principal tarefa teórica e prática da ecologia é revelar os padrões gerais de organização da vida e, com base nisso, desenvolver princípios para o uso racional dos recursos naturais em face da crescente influência humana na biosfera.

A gama de problemas ambientais inclui também questões de educação e esclarecimento ambiental, questões morais, éticas, filosóficas e até jurídicas. Consequentemente, a ecologia torna-se uma ciência não apenas biológica, mas também social. Métodos de ecologia subdividido em campo(o estudo da vida de organismos e suas comunidades em condições naturais, ou seja, observação de longo prazo na natureza usando vários equipamentos) e experimental(experimentos em laboratórios estacionários, onde é possível não apenas variar, mas também controlar rigorosamente o efeito de quaisquer fatores nos organismos vivos de acordo com um determinado programa). Ao mesmo tempo, os ecologistas operam não apenas com métodos biológicos, mas também com métodos físicos e químicos modernos, usam modelagem de fenômenos biológicos, ou seja, reprodução em ecossistemas artificiais de vários processos que ocorrem na vida selvagem. Através da modelagem, é possível estudar o comportamento de qualquer sistema para avaliar as possíveis consequências da aplicação de várias estratégias e métodos de gestão de recursos, ou seja, para previsão ambiental. 3) Na história do desenvolvimento da ecologia como ciência, podem-se distinguir três etapas principais. Primeira etapa - a origem e o desenvolvimento da ecologia como ciência (até a década de 1960), quando se acumularam dados sobre a relação dos organismos vivos com seu meio ambiente, foram feitas as primeiras generalizações científicas. No mesmo período, o biólogo francês Lamarck e o padre inglês Malthus pela primeira vez alertaram a humanidade sobre as possíveis consequências negativas do impacto humano na natureza.

Segunda fase - registro da ecologia como ramo independente do conhecimento (após as décadas de 1960 a 1950). O início da etapa foi marcado pela publicação dos trabalhos de cientistas russos K.F. Régua, N. A. Severtseva, V.V. Dokuchaev, que primeiro fundamentou uma série de princípios e conceitos de ecologia. Após os estudos de Charles Darwin no campo da evolução do mundo orgânico, o zoólogo alemão E. Haeckel foi o primeiro a entender o que Darwin chamou de “luta pela existência”, é uma área independente da biologia, e chamou de ecologia(1866).

Como ciência independente, a ecologia finalmente tomou forma no início do século XX. Nesse período, o cientista americano C. Adams criou o primeiro resumo da ecologia, e outras importantes generalizações foram publicadas. O maior cientista russo do século XX. DENTRO E. Vernadsky cria uma a doutrina da biosfera.

Nas décadas de 1930-1940, inicialmente, o botânico inglês A. Tensley (1935) apresentou o conceito de "ecossistema", e um pouco mais tarde V. Ya. Sukachev(1940) substanciaram um conceito próximo a ele sobre biogeocenose.

Terceiro estágio(década de 1950 - até o presente) - a transformação da ecologia em uma ciência complexa, incluindo as ciências de proteção do meio ambiente humano. Simultaneamente ao desenvolvimento dos fundamentos teóricos da ecologia, também foram resolvidas questões aplicadas relacionadas à ecologia.

Em nosso país, nas décadas de 1960-1980, quase todos os anos o governo adotava resoluções para fortalecer a proteção da natureza; Terra, água, floresta e outros códigos foram publicados. No entanto, como a prática de sua aplicação mostrou, eles não deram os resultados necessários.

Hoje a Rússia está passando por uma crise ecológica: cerca de 15% do território são na verdade zonas de desastre ecológico; 85% da população respira ar poluído significativamente acima do MPC. O número de doenças "causadas ambientalmente" está crescendo. Há degradação e redução dos recursos naturais.

Uma situação semelhante se desenvolveu em outros países do mundo. A questão do que acontecerá com a humanidade no caso da degradação dos sistemas ecológicos naturais e da perda da capacidade da biosfera de manter os ciclos bioquímicos torna-se uma das mais urgentes.

4) 1. Nível molecular de organização da natureza viva

A composição química das células: substâncias orgânicas e inorgânicas,

Metabolismo (metabolismo): processos de dissimilação e assimilação,

absorção e liberação de energia.

O nível molecular afeta todos os processos bioquímicos que ocorrem dentro de qualquer organismo vivo - do unicelular ao multicelular.

Esse nível difícil chamar de "vivo". É antes um nível "bioquímico" - portanto, é a base para todos os outros níveis de organização da vida selvagem. Portanto, foi ele quem formou a base para a classificação da Vida Selvagem para os reinos que nutrienteé o principal no corpo: em animais - proteína, em fungos - quitina, em plantas é carboidratos.

Ciências que estudam os organismos vivos neste nível:

2. Nível celular da organização da vida selvagem

Inclui anterior - nível molecular de organização.

Nesse nível, o termo "célula" já aparece como "o menor sistema biológico indivisível"

O metabolismo e a energia de uma determinada célula (diferentes dependendo de qual reino o organismo pertence);

Organoides da célula;

Ciclos de vida - origem, crescimento e desenvolvimento e divisão celular

Ciências estudando nível celular de organização:

A genética e a embriologia estudam este nível, mas este não é o principal objeto de estudo.

3. Nível de organização do tecido:

Inclui 2 níveis anteriores - molecular e celular.

Este nível pode ser chamadomulticelular "- afinal, o tecido écoleção de células com uma estrutura semelhante e desempenhando as mesmas funções.

Ciências - Histologia

4. Órgão (acento na primeira sílaba) nível de organização da vida

Em órgãos unicelulares, são organelas - existem organelas comuns - características de todas as células eucarióticas ou procarióticas, existem diferentes.

Nos organismos multicelulares, as células de uma estrutura e funções comuns são combinadas em tecidos e, respectivamente, em tecidos. corpos, que, por sua vez, são combinados em sistemas e devem interagir harmoniosamente entre si.

Níveis de organização de tecidos e órgãos - estude as ciências:

5. Nível do organismo

Inclui todos os níveis anteriores: molecular, níveis celulares, teciduais e órgãos.

Nesse nível, há uma divisão da Vida Selvagem em reinos - animais, plantas e fungos.

Características deste nível:

Metabolismo (tanto ao nível do corpo como ao nível celular também)

A estrutura (morfologia) do corpo

Nutrição (metabolismo e energia)

homeostase

reprodução

Interação entre organismos (competição, simbiose, etc.)

Interação com o meio ambiente

6. Nível de organização da vida da população-espécie

Inclui molecular, celular, níveis de tecido, órgão e corpo.

Se vários organismos são morfologicamente semelhantes (em outras palavras, têm a mesma estrutura) e têm o mesmo genótipo, então eles formam uma espécie ou população.

Os principais processos neste nível são:

A interação dos organismos uns com os outros (competição ou reprodução)

microevolução (mudança de um organismo sob a influência de condições externas)

Ciências que estudam este nível:

7. Nível biogeocenótico de organização da vida

Nesse nível, quase tudo já é levado em consideração:

Interação nutricional de organismos entre si - cadeias e redes alimentares

Interação inter e intraespecífica de organismos - competição e reprodução

A influência do ambiente sobre os organismos e, consequentemente, a influência dos organismos em seu habitat

A ciência que estuda este nível é Ecologia

Bem, o último nível é o mais alto!

8. Nível biosférico de organização da vida selvagem

Inclui:

Interação de componentes vivos e não vivos da natureza

Biogeocenoses

Influência humana - "fatores antropogênicos"

O ciclo das substâncias na natureza

5) O sistema ecológico, ou ecossistema, é a principal unidade funcional em ecologia, pois inclui organismos e

ambiente inanimado - componentes que influenciam mutuamente as propriedades uns dos outros e as condições necessárias para manter a vida em sua forma que existe na Terra. Prazo ecossistema foi proposto pela primeira vez em 1935 por um ecologista inglês R. Tensley.

Assim, um ecossistema é entendido como um conjunto de organismos vivos (comunidades) e seu habitat, que, graças à circulação de substâncias, formam um sistema estável de vida.

As comunidades de organismos estão conectadas com o ambiente inorgânico pelos laços materiais e energéticos mais próximos. As plantas só podem existir devido ao fornecimento constante de dióxido de carbono, água, oxigênio e sais minerais. Heterotróficos vivem de autotróficos, mas precisam de compostos inorgânicos, como oxigênio e água.

Em qualquer habitat particular, as reservas de compostos inorgânicos necessárias para manter a atividade vital dos organismos que o habitam seriam suficientes por um curto período de tempo se essas reservas não fossem renovadas. O retorno de elementos biogênicos ao ambiente ocorre tanto durante a vida dos organismos (como resultado da respiração, excreção, defecação) quanto após sua morte, como resultado da decomposição de cadáveres e resíduos vegetais.

Conseqüentemente, a comunidade forma um certo sistema com o meio inorgânico, no qual o fluxo de átomos, causado pela atividade vital dos organismos, tende a se fechar em um ciclo.

Arroz. 8.1. A estrutura da biogeocenose e o esquema de interação entre os componentes

Na literatura nacional, o termo "biogeocenose", proposto em 1940, é amplamente utilizado. B.HSukachev. Segundo sua definição, a biogeocenose é “um conjunto de fenômenos naturais homogêneos (atmosfera, rochas, solo e condições hidrológicas) sobre uma extensão conhecida da superfície terrestre, que possui uma especificidade especial de interações desses componentes constituintes e um certo tipo de troca de matéria e energia entre si e outros fenômenos naturais, e representando uma unidade dialética internamente contraditória, que está em constante movimento, desenvolvimento.

Na biogeocenose V.N. Sukachev destacou dois blocos: ecótopo- um conjunto de condições do ambiente abiótico e biocenose- a totalidade de todos os organismos vivos (Fig. 8.1). Um ecótopo é frequentemente considerado como um ambiente abiótico não transformado por plantas (o complexo primário de fatores do ambiente físico e geográfico), e um biótopo é considerado como um conjunto de elementos do ambiente abiótico modificado pela atividade formadora do ambiente de vida. organismos.

Há uma opinião de que o termo "biogeocenose" reflete muito mais as características estruturais do macrossistema em estudo, enquanto o conceito de "ecossistema" inclui principalmente sua essência funcional. Na verdade, não há diferença entre esses termos.

Cabe ressaltar que a combinação de um ambiente físico e químico específico (biótopo) com uma comunidade de organismos vivos (biocenose) forma um ecossistema:

Ecossistema = Biótopo + Biocenose.

O estado de equilíbrio (sustentável) do ecossistema é assegurado com base na circulação de substâncias (ver ponto 1.5). Todos os componentes dos ecossistemas estão diretamente envolvidos nesses ciclos.

Para manter a circulação de substâncias em um ecossistema, é necessário ter um estoque de substâncias inorgânicas em forma assimilada e três grupos ecológicos de organismos funcionalmente diferentes: produtores, consumidores e decompositores.

Produtores agem organismos autotróficos, capazes de construir seus corpos às custas de compostos inorgânicos (Fig. 8.2).

Arroz. 8.2. Produtores

Consumidores - organismos heterotróficos que consomem a matéria orgânica de produtores ou outros consumidores e a transformam em novas formas.

decompositores vivem à custa de matéria orgânica morta, traduzindo-a novamente em compostos inorgânicos. Essa classificação é relativa, pois tanto os próprios consumidores quanto os próprios produtores atuam parcialmente como decompositores durante sua vida, liberando produtos metabólicos minerais no meio ambiente.

Em princípio, a circulação de átomos pode ser mantida no sistema sem um elo intermediário - consumidores, devido à atividade de outros dois grupos. No entanto, tais ecossistemas são encontrados como exceções, por exemplo, naquelas áreas onde as comunidades formadas apenas a partir de microrganismos funcionam. O papel dos consumidores na natureza é desempenhado principalmente pelos animais, sua atividade em manter e acelerar a migração cíclica de átomos nos ecossistemas é complexa e diversificada.

A escala do ecossistema na natureza é muito diferente. O grau de fechamento dos ciclos da matéria neles mantidos também não é o mesmo, ou seja, envolvimento repetido dos mesmos elementos em ciclos. Como ecossistemas separados, pode-se considerar, por exemplo, um travesseiro de líquens em um tronco de árvore e um toco em colapso com sua população e um pequeno reservatório temporário, prado, floresta, estepe, deserto, todo o oceano e, finalmente, toda a superfície da Terra ocupada pela vida.

Em alguns tipos de ecossistemas, a remoção de matéria fora de seus limites é tão grande que sua estabilidade é mantida principalmente devido ao influxo da mesma quantidade de matéria de fora, enquanto a circulação interna é ineficaz. Estes são reservatórios fluindo, rios, córregos, áreas nas encostas íngremes das montanhas. Outros ecossistemas têm um ciclo de substâncias muito mais completo e são relativamente autônomos (florestas, prados, lagos, etc.).

Um ecossistema é um sistema praticamente fechado. Essa é a diferença fundamental entre ecossistemas e comunidades e populações, que são sistemas abertos trocando energia, matéria e informação com o meio ambiente.

No entanto, nem um único ecossistema da Terra possui um ciclo completamente fechado, pois ainda ocorre a troca mínima de massa com o meio ambiente.

O ecossistema é um conjunto de consumidores de energia interconectados que trabalham para manter seu estado de não equilíbrio em relação ao meio ambiente através do uso do fluxo de energia solar.

De acordo com a hierarquia das comunidades, a vida na Terra também se manifesta na hierarquia dos ecossistemas correspondentes. A organização ecossistêmica da vida é uma das condições necessárias para sua existência. Como já observado, as reservas de elementos biogênicos necessários à vida dos organismos na Terra como um todo e em cada área específica de sua superfície não são ilimitadas. Somente um sistema de ciclos poderia dar a essas reservas a propriedade do infinito, necessária para a continuação da vida.

Apenas grupos funcionalmente diferentes de organismos podem sustentar e realizar o ciclo. A diversidade funcional e ecológica dos seres vivos e a organização do fluxo de substâncias extraídas do meio ambiente em ciclos são a propriedade mais antiga da vida.

Deste ponto de vista, a existência sustentável de muitas espécies em um ecossistema é alcançada através das perturbações do habitat natural que nele ocorrem constantemente, permitindo que novas gerações ocupem o espaço recém desocupado.

Ecossistema (sistema ecológico)- a principal unidade funcional da ecologia, que é uma unidade de organismos vivos e seu habitat, organizado pelos fluxos de energia e pelo ciclo biológico das substâncias. Esta é uma semelhança fundamental entre os seres vivos e seu habitat, qualquer conjunto de organismos vivos vivendo juntos e as condições para sua existência (Fig. 8).

Arroz. 8. Vários ecossistemas: a - lagoas da faixa do meio (1 - fitoplâncton; 2 - zooplâncton; 3 - besouros nadadores (larvas e adultos); 4 - carpas jovens; 5 - lúcios; 6 - larvas de horonomídeos (mosquitos se contorcendo); 7 - bactérias; 8 - insetos da vegetação costeira; b - campinas (I - substâncias abióticas, ou seja, os principais componentes inorgânicos e orgânicos); II - produtores (vegetação); III - macroconsumidores (animais): A - herbívoros (potrancas, camundongos, etc.); B - consumidores indiretos ou comedores de detritos, ou sapróbios (invertebrados do solo); C - predadores "montadores" (gaviões); IV - decompositores (bactérias e fungos putrefativos)

Do ponto de vista funcional, é aconselhável analisar o ecossistema nas seguintes áreas:

1) fluxos de energia;

2) cadeias alimentares;

3) estrutura da diversidade espaço-temporal;

4) ciclos biogeoquímicos;

5) desenvolvimento e evolução;

6) gestão (cibernética);

Os ecossistemas também podem ser classificados por:

a estrutura;

· Produtividade;

· Sustentabilidade;

Tipos de ecossistemas (de acordo com Komov):

· Acumulativo (pântanos altos);

Trânsito (remoção poderosa de matéria);

Níveis de organização sistemas vivos refletem a subordinação, hierarquia da organização estrutural da vida; diferem entre si na complexidade da organização do sistema (uma célula é mais simples em comparação com um organismo ou população multicelular).

Padrão de vida - esta é a forma e o modo de sua existência (o vírus existe na forma de uma molécula de DNA ou RNA encerrada em um invólucro de proteína - a forma de existência do vírus. No entanto, as propriedades de um sistema vivo o vírus mostra apenas quando entra na célula de outro organismo, onde se multiplica - do jeito que existe).

Níveis de organização	Sistema biológico	Os componentes que compõem o sistema	Processos principais
1. Nível genético molecular	Molécula	Biopolímeros separados (DNA, RNA, proteínas, lipídios, carboidratos, etc.);	Nesse nível de vida, estudam-se fenômenos associados às mudanças (mutações) e à reprodução do material genético, metabolismo.
2. Celular		Complexos de moléculas de compostos químicos e organelas celulares	Síntese de substâncias orgânicas específicas; regulação de reações químicas; divisão celular; o envolvimento dos elementos químicos da Terra e a energia do Sol nos biossistemas
3. tecido		Células e substância intercelular	Metabolismo; irritabilidade
4. Órgão		Tecidos de vários tipos	Digestão; troca gasosa; transporte de substâncias; movimento, etc
5. Organísmico	organismo	Sistemas orgânicos	Metabolismo; irritabilidade; reprodução; ontogênese. Regulação neuro-humoral dos processos vitais. Garantir a conformidade harmoniosa do organismo com seu ambiente
6. Espécies de população	população	Grupos de indivíduos relacionados unidos por um certo pool genético e interação específica com o ambiente	identidade genética; interação entre indivíduos e populações; acumulação de transformações evolutivas elementares; desenvolvimento da adaptação às mudanças nas condições ambientais
7. Biogeocenótico	Biogeocenose	Populações de diferentes espécies; Fatores Ambientais; espaço com um complexo de condições ambientais	O ciclo biológico das substâncias e o fluxo de energia que sustentam a vida; equilíbrio móvel entre a população viva e o ambiente abiótico; proporcionar à população viva condições e recursos de vida
8. biosférico	Biosfera	Biogeocenoses e impacto antropogênico	Interação ativa de matéria viva e não viva (inerte) do planeta; circulação global biológica; participação biogeoquímica ativa do homem em todos os processos da biosfera

TAREFAS TEMÁTICAS

Parte A

A1. O nível em que os processos de migração biogênica de átomos são estudados é chamado:

1) biogeocenótico
2) biosfera
3) população-espécie
4) genética molecular

A2. No nível de população-espécie, eles estudam:

1) mutações genéticas
2) a relação de organismos da mesma espécie
3) sistemas de órgãos
4) processos metabólicos no corpo

A3. A manutenção de uma composição química relativamente constante do corpo é chamada de

1) metabolismo
2) assimilação
3) homeostase
4) adaptação

A4. A ocorrência de mutações está associada a uma propriedade do organismo como

1) hereditariedade
2) variabilidade
3) irritabilidade
4) auto-reprodução

A5. Qual dos seguintes sistemas biológicos forma o mais alto padrão de vida?

1) célula de ameba
2) vírus da varíola
3) um rebanho de veados
4) reserva natural

A6. Afastar a mão de um objeto quente é um exemplo

1) irritabilidade
2) capacidade de adaptação
3) herança de traços dos pais
4) autorregulação

A7. Fotossíntese, biossíntese de proteínas são exemplos

1) metabolismo plástico
2) metabolismo energético
3) nutrição e respiração
4) homeostase

A8. Qual dos termos é sinônimo do conceito de "metabolismo"?

1) anabolismo
2) catabolismo
3) assimilação
4) metabolismo

Parte B

EM 1. Selecione os processos estudados no nível genético molecular da vida:

1) Replicação do DNA
2) herança da doença de Down
3) reações enzimáticas
4) a estrutura das mitocôndrias
5) estrutura da membrana celular
6) circulação sanguínea

EM 2. Correlacione a natureza da adaptação dos organismos com as condições para as quais eles foram desenvolvidos.

Parte C

C1. Que adaptações das plantas lhes proporcionam reprodução e reassentamento?
C2. O que é comum e quais são as diferenças entre os diferentes níveis de organização da vida?