Вся живая природа представляет собой совокупность биологических систем разного уровня организации и различной соподчинённости.
Под уровнем организации живой материи понимают то функциональное место, которое данная биологическая структура занимает в общей системе организации природы.
Уровень организации живой материи - это совокупность количественных и качественных параметров определенной биологической системы (клетка, организм, популяция и т.д.), которые определяют условия и границы ее существования.
Выделяют несколько уровней организации живых систем, которые отражают соподчинённость, иерархичность структурной организации жизни.
- Молекулярный (молекулярно-генетический) уровень представлен отдельными биополимерами (ДНК, РНК, белками, липидами, углеводами и другими соединениями); на этом уровне жизни изучаются явления, связанные с изменениями (мутациями) и воспроизведением генетического материала, обменом веществ. Этим занимается наука - молекулярная биология.
- Клеточный уровень - уровень, на котором жизнь существует в форме клетки - структурной и функциональной единицы жизни, изучает цитология. На этом уровне изучаются такие процессы, как обмен веществ и энергии, обмен информацией, размножение, фотосинтез, передача нервного импульса и многие другие.
Клетка - структурная единица всего живого.
- Тканевый уровень изучает гистология.
Ткань - это совокупность межклеточного вещества и сходных по строению, происхождению и выполняемым функциям клеток.
- Органный уровень . Орган включает в свой состав несколько тканей.
- Организменный уровень - самостоятельное существование отдельной особи - одноклеточного или многоклеточного организма изучают например, физиология и аутэкология (экология особей). Особь как целостный организм представляет собой элементарную единицу жизни. В другой форме жизнь в природе не существует.
Организм - это реальный носитель жизни, характеризующийся всеми ее свойствами.
- Популяционно-видовой уровень - уровень, который представлен группой особей одного вида - популяцией; именно в популяции происходят элементарные эволюционные процессы (накопление, проявление и отбор мутаций). Этот уровень организации изучают такие науки как демэкология (или популяционная экология), эволюционное учение.
Популяция - это совокупность особей одного вида, длительно существующих на определенной территории, свободно скрещивающихся и относительно изолированных от других особей того же вида.
- Биогеоценотический уровень - представлен сообществами (экосистемами), состоящими из разных популяций и среды их обитания. Этот уровень организации изучает биоценология или синэкология (экология сообществ).
Биогеоценоз - это совокупность всех видов с различной сложностью организации и всех факторов среды их обитания.
- Биосферный уровень - уровень, представляющий совокупность всех биогеоценозов. В биосфере происходит круговорот веществ и превращение энергии с участием организмов.
Выделяют следующие уровни организации жизни: молекулярный, клеточный, органно-тканевой (иногда их разделяют), организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный. Живая природа представляет собой систему, а различные уровни ее организации формируют ее сложное иерархическое строение, когда нижележащие более простые уровни определяют свойства вышележащих.
Так сложные органические молекулы входят в состав клеток и определяют их строение и жизнедеятельность. У многоклеточных организмов клетки организованы в ткани, несколько тканей образуют орган. Многоклеточный организм состоит из систем органов, с другой стороны, организм сам является элементарной единицей популяции и биологического вида. Сообщество представляется собой взаимодействующие популяции разных видов. Сообщество и окружающая среда формируют биогеоценоз (экосистему). Совокупность экосистем планеты Земля образует ее биосферу.
На каждом уровне возникают новые свойства живого, отсутствующие на нижележащем уровне, выделяются свои элементарные явления и элементарные единицы. При этом во многом уровни отражают ход эволюционного процесса.
Выделение уровней удобно для изучения жизни как сложного природного явления.
Рассмотрим подробнее каждый уровень организации жизни.
Молекулярный уровень
Хотя молекулы состоят из атомов, отличие живой материи от неживой начинает проявляться только на уровне молекул. Только в состав живых организмов входит большое количество сложных органических веществ – биополимеров (белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот). Однако молекулярный уровень организации живого включает и неорганические молекулы, входящие в клетки и играющие важную роль в их жизнедеятельности.
Функционирование биологических молекул лежит в основе живой системы. На молекулярном уровне жизни проявляется обмен веществ и превращение энергии как химические реакции, передача и изменение наследственной информации (редупликация и мутации), а также ряд других клеточных процессов. Иногда молекулярный уровень называют молекулярно-генетическим.
Клеточный уровень жизни
Именно клетка является структурной и функциональной единицей живого. Вне клетки жизни нет. Даже вирусы могут проявлять свойства живого, лишь оказавшись в клетке хозяина. Биополимеры в полной мере проявляют свою реакционную способность будучи организованы в клетку, которую можно рассматривать как сложную систему взаимосвязанных в первую очередь различными химическими реакциями молекул.
На этом клеточном уровне проявляется феномен жизни, сопрягаются механизмы передачи генетической информации и превращения веществ и энергии.
Органно-тканевой
Ткани есть только у многоклеточных организмов. Ткань представляет собой совокупность сходных по строению и функциям клеток.
Ткани образуются в процессе онтогенеза путем дифференцировки клеток имеющих одну и ту же генетическую информацию. На этом уровне происходит специализация клеток.
У растений и животных выделяют разные типы тканей. Так у растений это меристема, защитная, основная и проводящая ткани. У животных - эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная. Ткани могут включать перечень подтканей.
Орган обычно состоит из нескольких тканей, объединенных между собой в структурно-функциональное единство.
Органы формируют системы органов, каждая из которых отвечает за важную для организма функцию.
Органный уровень у одноклеточных организмов представлен различными органеллами клетки, выполняющими функции переваривания, выделения, дыхания и др.
Организменный уровень организации живого
Наряду с клеточным на организменном (или онтогенетическом) уровне выделяются обособленной структурные единицы. Ткани и органы не могут жить независимо, организмы и клетки (если это одноклеточный организм) могут.
Многоклеточные организмы состоят из систем органов.
На организменном уровне проявляются такие явления жизни как размножение, онтогенез, обмен веществ, раздражимость, нервно-гуморальная регуляция, гомеостаз. Другими словами, его элементарные явления составляют закономерные изменения организма в индивидуальном развитии. Элементарной единицей является особь.
Популяционно-видовой
Организмы одного вида, объединенные общим местообитанием, формируют популяцию. Вид обычно состоит из множества популяций.
Популяции имеют общий генофонд. В пределах вида они могут обмениваться генами, т. е. являются генетически открытыми системами.
В популяциях происходят элементарные эволюционные явления, приводящие в конечном итоге к видообразованию. Живая природа может эволюционировать только в надорганизменных уровнях.
На этом уровне возникает потенциальное бессмертие живого.
Биогеоценотический уровень
Биогеоценоз представляет собой взаимодействующую совокупность организмов разных видов с различными факторами среды их обитания. Элементарные явления представлены вещественно-энергетическими круговоротами, обеспечиваемыми в первую очередь живыми организмами.
Роль биогеоценотического уровня состоит в образовании устойчивых сообществ организмов разных видов, приспособленных к совместному проживанию в определенной среде обитания.
Биосфера
Биосферный уровень организации жизни - это система высшего порядка жизни на Земле. Биосфера охватывает все проявления жизни на планете. На этом уровне происходит глобальный круговорот веществ и поток энергии (охватывающий все биогеоценозы).
1) Основателем экологии считается немецкий биолог Э. Геккель (1834- 1919 гг.), который впервые в 1866 г. употребил термин «экология». Он писал: «Под экологией мы подразумеваем общую науку об отношении организма и окружающей среды, куда мы относим все "условия существования" в широком смысле этого слова. Они частично являются органической частично неорганической природы».
Первоначально этой наукой была биология, изучающая популяции животных и растений в среде их обитания.
Экология изучает системы уровня выше отдельного организма. Основными объектами ее изучения являются:
популяция - группа организмов, относящихся к одному или сходным видам и занимающих определенную территорию;
экосистема , включающая биотическое сообщество (совокупность популяций на рассматриваемой территории) и среду обитания;
биосфера- область распространения жизни на Земле.
Взаимодействие Человека с Природой имеет свою специфику. Человек наделен разумом, и это дает ему возможность осознать свое место в природе и предназначение на Земле. С начала развития цивилизации Человек задумывался о своей роли в природе. Являясь, безусловно, частью природы, человек создал особую среду обитания, которая называется человеческой цивилизацией. По мере развития она все больше вступала в противоречие с природой. Сейчас человечество уже подошло к осознанию того, что дальнейшая эксплуатация природы может угрожать его собственному существованию. Цели и задачи современной экологии
Одной из главных целей современной экологии как науки является изучение основных закономерностей и развитие теории рационального взаимодействия в системе «человек - общество - природа», рассматривая человеческое общество как неотъемлемую часть биосферы.
Главнейшая цель современной экологии на данном этапе развития человеческого общества - вывести Человечество из глобального экологического кризиса на путь устойчивого развития, при котором будет достигнуто удовлетворение жизненных потребностей нынешнего поколения без лишения такой возможности будущих поколении.
Для достижения этих целей экологической науке предстоит решить ряд разнообразных и сложных задач, в том числе:
разработать теории и методы оценивания устойчивости экологических систем на всех уровнях;
исследовать механизмы регуляции численности популяций и биотического разнообразия, роли биоты (флоры и фауны) как регулятора устойчивости биосферы;
изучить и создать прогнозы изменений биосферы под влиянием естественных и антропогенных факторов;
оценивать состояния и динамики природных ресурсов и экологических последствий их потребления;
разрабатывать методы управления качеством окружающей среды;
формировать понимание проблем биосферы и экологическую культуру общества.
Окружающая нас живая среда не является беспорядочным и случайным сочетанием живых существ. Она представляет собой устойчивую и организованную систему, сложившуюся в процессе эволюции органического мира. Любые системы поддаются моделированию, т.е. можно предсказать, как та или иная система отреагирует на внешнее воздействие.Системный подход - основа изучения проблем экологии. Место экологии в системе естественных наук. Современная экология относится к тому типу наук, которые возникли на стыке многих научных направлений. Она отражает как глобальность современных задач, стоящих перед человечеством, так и различные формы интеграции методов направлений и научного поиска. Превращение экологии из сугубо биологической дисциплины в отрасль знания, включившую также общественные и технические науки, в сферу деятельности, основанную на решении ряда сложнейших политических, идеологических, экономических, этических и других вопросов, обусловило ей значительное место в современной жизни, сделало ее своеобразным узлом, в котором объединяются различные направления науки и человеческой практики. Экология, на мой взгляд, все больше становится одной из наук о человеке и интересует многие научные направления. И хотя этот процесс еще весьма далек от завершения, его основные тенденции уже достаточно отчетливо просматриваются в наше время.
2) Предмет, задачи и методы экологии Экология (греч. oikos - жилище, местопребывание, logos - наука)- биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания.
Объектами экологии являются преимущественно системы выше уровня организмов, т. е. изучение организации и функционирования надорганизменных систем: популяций, биоценозов (сообществ), биогеоценозов (экосистем) и биосферы в целом. Другими словами, главным объектом изучения в экологии являются экосистемы, т. е. единые природные комплексы, образованные живыми организмами и средой обитания.
Задачи экологии меняются в зависимости от изучаемого уровня организации живой материи. Популяционная экология исследует закономерности динамики численности и структуры популяций, а также процессы взаимодействий (конкуренция, хищничество) между популяциями разных видов. В задачи экологии сообществ (биоценологии) входит изучение закономерностей организации различных сообществ, или биоценозов, их структуры и функционирования (круговорот веществ и трансформация энергии в цепях питания).
Главная же теоретическая и практическая задача экологии - раскрыть общие закономерности организации жизни и на этой основе разработать принципы рационального использования природных ресурсов в условиях все возрастающего влияния человека на биосферу.
В круг проблем экологии включены также вопросы экологического воспитания и просвещения, морально-этические, философские и даже правовые вопросы. Следовательно, экология становится наукой не только биологической, но и социальной. Методы экологии подразделяются на полевые (изучение жизни организмов и их сообществ в естественных условиях, т. е. длительное наблюдение в природе с помощью различной аппаратуры) и экспериментальные (эксперименты в стационарных лабораториях, где имеется возможность не только варьировать, но и строго контролировать влияние на живые организмы любых факторов по заданной программе). При этом экологи оперируют не только биологическими, но и современными физическими и химическими методами, используют моделирование биологических явлений, т. е. воспроизведение в искусственных экосистемах различных процессов, происходящих в живой природе. Посредством моделирования можно изучить поведение любой системы с целью оценки возможных последствий применения различных стратегий и методов управления ресурсами, т. е. для экологического прогнозирования. 3) В истории развития экологии как науки можно выделить три основных этапа.Первый этап - зарождение и становление экологии как науки (до 1960-х годов), когда накапливались данные о взаимосвязи живых организмов со средой их обитания, были сделаны первые научные обобщения. В этот же период французский биолог Ламарк и английский священник Мальтус впервые предупреждают человечество о возможных негативных последствиях воздействия человека на природу.
Второй этап - оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний (после 1960-х до 1950-х годов). Начало этапа ознаменовалось выходом в свет работ русских ученыхК.Ф. Рулье, Н.А. Северцева, В.В. Докучаева, впервые обосновавших ряд принципов и понятий экологии. После исследований Ч. Дарвина в области эволюции органического мира немецкий зоолог Э. Геккель первый понял, что Дарвин называл «борьбой за существование», представляет собой самостоятельную область биологии,и назвал ее экологией (1866 г.).
Как самостоятельная наука экология окончательно оформилась в начале XX столетия. В этот период американский ученый Ч. Адаме создал первую сводку по экологии, публикуются и другие важные обобщения. Крупнейший русский ученый XX в. В.И. Вернадский создает фундаментальноеучение о биосфере.
В 1930-1940-е годы сначала английский ботаник А. Тенсли (1935 г.) выдвинулпонятие «экосистема» , а несколько позжеВ. Я. Сукачев (1940 г.) обосновал близкое ему представлениео биогеоценозе.
Третий этап (1950-е годы - до настоящего времени) - превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране окружающей человека среды. Одновременно с развитием теоретических основ экологии решались и прикладные вопросы, связанные с экологией.
В нашей стране в 1960-1980-е годы практически ежегодно правительство принимало постановления об усилении охраны природы; были изданы земельный, водный, лесной и иные кодексы. Однако, как показала практика их применения, они не дали требуемых результатов.
Сегодня Россия переживает экологический кризис: около 15% территории фактически являются зонами экологического бедствия; 85% населения дышат воздухом, загрязненным существенно выше ПДК. Растет число «экологически обусловленных» заболеваний. Наблюдается деградация и сокращение природных ресурсов.
Аналогичное положение сложилось и в других странах мира. Вопрос о том, что произойдет с человечеством в случае деградации природных экологических систем и утраты биосферой способности поддерживать биохимические циклы, становится одним из наиболее актуальных.
4) 1. Молекулярный уровень организации живой природы
Химический состав клеток: органические и неорганические вещества,
Обмен веществ(метаболизм): процессы диссимиляции и ассимиляции,
поглощение и выделение энергии.
Молекулярный уровень затрагивает все биохимические процессы, которые происходят внутри любого живого организма - от одно- до многоклеточных.
Этот уровень сложно назвать «живым» . Это скорее «биохимический» уровень - поэтому он является основой для всех остальных уровней организации живой природы. Поэтому именно он лег в основу классификации Живой природына царства - какоепитательное вещество является основным у организма:у животных - белок, у грибов - хитин, у растений это- углеводы.
Науки, которые изучают живые организмы именно на этом уровене:
2. Клеточный уровень организации живой природы
Включает в себя предыдущий - молекулярный уровень организации.
На этом уровне уже появляется термин «клетка» как «мельчайшая неделимая биологическая система»
Обмен веществ и энергии данной клетки (разный в зависимости от того, к какому царству принадлежит организм);
Органойды клетки;
Жизненные циклы - зарождение, рост и развитие и деление клеток
Науки, изучающие клеточный уровень организации :
Генетика и эмбриология изучают этот уровень, но это не основной объект изучения.
3. Тканевый уровень организации:
Включает в себя 2 предыдущих уровня - молекулярный и клеточный .
Этот уровень можно назвать « многоклеточным » - ведь ткань представляет собой совокупность клеток со сходным строением и выполняющих одинаковые функции.
Наука - Гистология
4. Органнный (ударение на первый слог) уровень организации жизни
У одноклеточных органы - это органеллы - есть общие органеллы - характерные для всех эукариотическихили прокариотических клеток, есть отличающиеся.
У многоклеточных организмов клетки общего строения и функций объединены в ткани, а те, соответственно, в органы, которые, в свою очередь, объединены в системы и должны слаженно взаимодействовать между собой.
Тканевый и органный уровни организации - изучают науки:
5. Организменный уровень
Включает в себя все предыдущие уровни: молекулярный , клеточный, тканевый уровни и органный .
На этом уровне идет деление Живой природы на царства - животных, растений и грибов.
Характеристики этого уровня:
Обмен веществ (как на уровне организма, так и на клеточном уровне тоже)
Строение (морфология) организма
Питание (обмен веществ и энергии)
Гомеостаз
Размножение
Взаимодействие между организмами (конкуренция, симбиоз и т.д.)
Взаимодействие с окружающей средой
6. Популяционно-видовой уровень организации жизни
Включает молекулярный , клеточный, тканевый уровни, органный и организменный .
Если несколько организмов схожи морфологически (проще говоря, одинаково устроены), и имеют одинаковый генотип, то они образуют один вид или популяцию.
Основные процессы на этом уровне:
Взаимодействие организмов между собой (конкуренция или размножение)
микроэволюция (изменение организма под действием внешних условий)
Науки, изучающие этот уровень:
7. Биогеоценотический уровень организации жизни
На этом уровне уже учитывается почти все:
Пищевое взаимодействие организмов между собой - пищевые цепи и сети
Меж- и внутривидовое взаимодействие организмов - конкуренция и размножение
Влияние окружающей среды на организмы и, соответственно, влияние организмов на среду их обитания
Наука, изучающая этот уровень - Экология
Ну и последний уровень - высший!
8. Биосферный уровень организации живой природы
Он включает в себя:
Взаимодействие, как живых, так и неживых компонентов природы
Биогеоценозы
Влияние человека - «антропогенные факторы»
Круговорот веществ в природе
5) Экологическая система, или экосистема, - основная функциональная единица в экологии, так как в нее входят организмы и
неживая среда - компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга, и необходимые условия для поддержания жизни в той ее форме, которая существует на Земле. Терминэкосистема впервые был предложен в 1935 г. английским экологомА. Тенсли.
Таким образом, под экосистемой понимается совокупность живых организмов (сообществ) и среды их обитания, образующих благодаря круговороту веществ, устойчивую систему жизни.
Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально- энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода.
В любом конкретном месте обитания запасов неорганических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности населяющих его организмов, хватило бы ненадолго, если бы эти запасы не возобновлялись. Возврат биогенных элементов в среду происходит как в течение жизни организмов (в результате дыхания, экскреции, дефекации), так и после их смерти, в результате разложения трупов и растительных остатков.
Следовательно, сообщество образует с неорганической средой определенную систему, в которой поток атомов, вызываемый жизнедеятельностью организмов, имеет тенденцию замыкаться в круговорот.
Рис. 8.1. Структура биогеоценоза и схема взаимодействия между компонентами
В отечественной литературе широко применяется термин «биогеоценоз», предложенный в 1940 г.B. Н Сукачевым. По его определению, биогеоценоз - «совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, почвы и гидрологических условий), имеющая особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы и представляющая собой внутренне противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии».
В биогеоценозе В.Н. Сукачев выделял два блока:экотоп - совокупность условий абиотической среды ибиоценоз - совокупность всех живых организмов (рис. 8.1). Экотоп часто рассматривают как абиотическую среду, не преобразованную растениями (первичный комплекс факторов физико-географической среды), а биотоп - как совокупность элементов абиотической среды, видоизмененных средообразующей деятельностью живых организмов.
Существует мнение, что термин «биогеоценоз» в значительно большей степени отражает структурные характеристики изучаемой макросистемы, тогда как в понятие «экосистема» вкладывается, прежде всего, ее функциональная сущность. Фактически же между этими терминами различий нет.
Следует указать, что совокупность специфического физико-хи- мического окружения (биотопа) с сообществом живых организмов (биоценозом) и образует экосистему:
Экосистема = Биотоп + Биоценоз.
Равновесное (устойчивое) состояние экосистемы обеспечивается на основе круговоротов веществ (см. п. 1.5). В этих круговоротах непосредственно участвуют все составные части экосистем.
Для поддержания круговорота веществ в экосистеме необходимо наличие запаса неорганических веществ в усвояемой форме и трех функционально различных экологических групп организмов: продуцентов, консументов и редуцентов.
Продуцентами выступают автотрофные организмы, способные строить свои тела за счет неорганических соединений (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Продуценты
Консументы - гетеротрофные организмы, потребляющие органическое вещество продуцентов или других консументов и трансформирующие его в новые формы.
Редуценты живут за счет мертвого органического вещества, переводя его вновь в неорганические соединения. Классификация эта относительная, так как и консументы, и сами продуценты выступают частично в роли редуцентов в течение жизни, выделяя в окружающую среду минеральные продукты обмена веществ.
В принципе круговорот атомов может поддерживаться в системе и без промежуточного звена - консументов, за счет деятельности двух других групп. Однако такие экосистемы встречаются скорее как исключения, например на тех участках, где функционируют сообщества, сформированные только из микроорганизмов. Роль консументов выполняют в природе в основном животные, их деятельность по поддержанию и ускорению циклической миграции атомов в экосистемах сложна и многообразна.
Масштабы экосистемы в природе весьма различны. Неодинакова также степень замкнутости поддерживаемых в них круговоротов вещества, т.е. многократность вовлечения одних и тех же элементов в циклы. В качестве отдельных экосистем можно рассматривать, например, и подушку лишайников на стволе дерева, и разрушающийся пень с его населением, и небольшой временный водоем, луг, лес, степь, пустыню, весь океан и, наконец, всю поверхность Земли, занятую жизнью.
В некоторых типах экосистем вынос вещества за их пределы настолько велик, что их стабильность поддерживается в основном за счет притока такого же количества вещества извне, тогда как внутренний круговорот малоэффективен. Таковы проточные водоемы, реки, ручьи, участки на крутых склонах гор. Другие экосистемы имеют значительно более полный круговорот веществ и относительно автономны (леса, луга, озера и т.п.).
Экосистема - практически замкнутая система. В этом состоит принципиальное отличие экосистем от сообществ и популяций, являющиеся открытыми системами, обменивающимися со средой обитания энергией, веществом и информацией.
Однако ни одна экосистема Земли не имеет полностью замкнутого круговорота, поскольку минимальный обмен массой со средой обитания все-таки происходит.
Экосистема является совокупностью взаимосвязанных энергопотребителей, совершающих работу по поддержанию ее неравновесного состояния относительно среды обитания за счет использования потока солнечной энергии.
В соответствии с иерархией сообществ жизнь на Земле проявляется и в иерархичности соответствующих экосистем. Экосистемная организация жизни является одним из необходимых условий ее существования. Как уже отмечалось, запасы биогенных элементов, необходимых для жизни организмов на Земле в целом и на каждом конкретном участке на ее поверхности, небезграничны. Лишь система круговоротов могла придать этим запасам свойство бесконечности, необходимое для продолжения жизни.
Поддерживать и осуществлять круговорот могут только функционально различные группы организмов. Функционально-экологическое разнообразие живых существ и организация потока извлекаемых из окружающей среды веществ в циклы - древнейшее свойство жизни.
С этой точки зрения устойчивое существование многих видов в экосистеме достигается за счет постоянно происходящих в ней естественных нарушений местообитаний, позволяющих новым поколениям занимать вновь освободившееся пространство.
Экосистема (экологическая система) - основная функциональная единица экологии, представляющая собой единство живых организмов и среды их обитания, организованное потоками энергии и биологическим круговоротом веществ. Это фундаментальная общность живого и среды его обитания, любая совокупность совместно обитающих живых организмов и условий их существования (рис. 8).
Рис. 8. Различные экосистемы: а - пруда средней полосы (1 - фитопланктон; 2 - зоопланктон; 3 - жуки-плавунцы (личинки и взрослые особи); 4- молодые карпы; 5 - щуки; 6 - личинки хорономид (комаров-дергунцов); 7- бактерии; 8 - насекомые прибрежной растительности; б - луга (I - абиотические вещества, т.е. основные неорганические и органические слагаемые); II- продуценты (растительность); III- макроконсументы (животные): А - травоядные (кобылки, полевые мыши и т.д.); В - косвенные или питающиеся детритом консументы, или сапробы (почвенные беспозвоночные); С- «верховые» хищники (ястребы); IV- разлагатели (гнилостные бактерии и грибы)
С функциональной точки зрения экосистему целесообразно анализировать в следующих направлениях:
1) потоки энергии;
2) пищевые цепи;
3) структура пространственно-временного разнообразия;
4) биогеохимические круговороты;
5) развитие и эволюция;
6) управление (кибернетика);
Можно также классифицировать экосистемы по:
· Структуре;
· Продуктивности;
· Устойчивости;
Типы экосистем (по Комову):
· Аккумулятивные (верховые болота);
· Транзитные (мощный вынос вещества);
Биология как наука. Методы научного познания. Уровни организации живого.
Требования к уровню подготовки выпускников:
Знать и понимать методы научного познания, признаки живых систем, уровни организации живой природы;
Уметь объяснять роль биологических теорий, законов, принципов, гипотез в формировании современной естественнонаучной картины мира.
Обмен веществ - одно из основных свойств живых систем, он характеризуется тем, что происходит
1. Избирательное реагирование на внешние воздействия окружающей среды
2. Изменение интенсивности физиологических процессов и функций с различными периодами колебаний
3. Передача из поколения в поколение признаков и свойств
4. Поглощение необходимых веществ и выделение продуктов жизнедеятельности
5. Поддержание относительно постоянного физико-химического состава внутренней среды
В цитологии НЕ используют следующие методы:
1. Генетическое клонирование
2. Культуры клеток и тканей
3. Микроскопия
4. Нанобиотехнологии
5. Центрифугирование
Процессы деления клеток изучают с помощью методов
1. Дифференциального центрифугирования
2. Культуры клеток
3. Микроскопии
4. Микрохирургии
5. Фото- и киносъемки
Онтогенез, метаболизм, гомеостаз, размножение происходят на... уровнях организации жизни.
1. Клеточном
2. Молекулярном
3. Организменном
4. Органном
5. Тканевом
Клеточную теорию сформулировали
2. А. Левенгук
3. Дж. Уотсон
4. Т. Шванн
5. М. Шлейден
Изучение биологических объектов, процессов в различных специально созданных условиях осуществляют с помощью методов
1. Абстрагирования
2. Клонирования
3. Моделирования
4. Обобщения
5. Эксперимента
Разделами ботаники являются
1. Альгология
2. Бриология
3. Ихтиология
4. Экология
5. Этология
1. Биохимия
2. Гистология
3. Морфология
4. Физиология
5. Цитология
Модель структуры ДНК в виде двойной спирали создали
2. А. Левенгук
3. Ф. Мюллер
4. Дж. Пристли
5. Д. Уотсон
Разделами зоологии являются
1. Альгология
2. Вирусология
3. Лихенология
4. Териология
5. Этология
Развитие - всеобщее свойство материи - представлено
1. Гомеостазом
2. Метаболизмом
3. Онтогенезом
4. Тропизмами
5. Филогенезом
В синтезе АТФ участвуют
1. Вакуоли
2. Митохондрии
3. Лизосомы
4. Хлоропласты
5. Хромопласты
1. Изготовил первый микроскоп
2. Открыл клеточное ядро
3. Ввел термин "клетка"
4. Описал пластиды и хроматофоры
5. Усовершенствовал микроскоп
Электронный микроскоп сконструировали
1. Р. Вирхов
2. М. Кнолль
3. Н. И. Лунин
4. И. И. Мечников
5. Е. Руска
Метод центрифугирования позволяет
1. Определять качественный и количественный состав веществ клетки
2. Определять пространственную конфигурацию и некоторые физические свойства макромолекул
5. Разделить органоиды клетки
Кириленко А. А. Биология. ЕГЭ. Раздел «Молекулярная биология». Теория, тренировочные задания. 2017.
Задания №2.
1. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие уровни организации живой природы представлены биокосными системами, включающими не только живое вещество, но и неживое?
1. Организменный
2. Популяционно-видовой
3. Биоценотический
4. Биогеоценотический
5. Биосферный
2. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Цитогенетический метод позволяет
1. Обнаружить генные мутации
2. Обнаружить хромосомные мутации
3. Обнаружить геномные мутации
4. Оценить роль внешней среды в формировании фенотипа
5. Прогнозировать вероятность передачи потомкам наследственных заболеваний
3. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие биологические науки изучают сообщества живых организмов?
1. Экология
2. Морфология
3. Генетика
4. Ветеринария
5. Биогеография
4. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие биологические науки изучают развитие жизни?
1. Анатомия
2. Палеонтология
3. Биохимия
4. Эволюционное учение
5. Биотехнология
5. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Выберите самый простой и самый сложный уровни организации живой природы из ниже перечисленных.
1. Органно-тканевый
2. Популяционно-видовой
3. Молекулярно-генетический
4. Биоценотический
5. Субклеточный
6. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие из свойств живого вещества связаны с развитием?
1. Онтогенез
2. Филогенез
3. Наследственность
4. Изменчивость
5. Раздражимость
7. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие из свойств живого не присущи вирусам?
1. Клеточное строение
2. Обмен веществ
3. Способность к размножению
4. Наследственность
5. Изменчивость
8. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие биологические науки не изучают эукариот?
1. Вирусология
2. Микология
3. Ботаника
4. Бактериология
5. Протистология
9. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие биологические науки изучают молекулярный уровень развития жизни?
1. Молекулярная биология
2. Экология
3. Биохимия
4. Цитология
5. Гистология
10. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие биологические науки изучают отдельные уровни организации всего живого?
1. Ботаника
2. Гистология
3. Генетика
4. Цитология
5. Эволюционное учение
11. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие классификационные единицы организмов являются специфическим объектом изучения селекции?
3. Семейство
12. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Укажите уровни организации жизни, являющиеся сферой изучения экологии.
1. Молекулярно-генетический
2. Клеточный
3. Органный
4. Организменный
5. Популяционно-видовой
13. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие ученые внесли значительный вклад в развитие эволюционного учения, предложив свои варианты теории эволюции живого мира?
1. Фрэнсис Крик
2. Маттиас Якоб Шлейден
3. Томас Морган
4. Жан-Батист Ламарк
5. Чарльз Дарвин
14. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие российские ученые внесли значительный вклад в развитие физиологии?
1. Иван Сеченов
2. Николай Вавилов
3. Николай Миклухо-Маклай
4. Иван Павлов
5. Владимир Вернадский
15. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Методы селекции позволили создать культурыне разновидности дикой капусты. Какие из них представлены в списке?
3. Кольраби
5. Брокколи
16. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
С помощью светового микроскопа в клетке арбуза невозможно увидеть
1. Оболочку
2. Включения
4. Вакуоли
5. Рибосомы
17. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Собственную ДНК содержат
1. Вакуоли
2. Рибосомы
3. Хлоропласты
5. Митохондрии
18. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
На молекулярном уровне организации живой природы происходят процессы
1. Деление
2. Метаболизм
3. Транскрипция
4. Онтогенез
5. Трансляция
19. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Круговорот веществ и превращение энергии происходят на... уровнях организации жизни.
1. Биогеоценотическом
2. Биосферном
3. Клеточном
4. Организменном
5. Популяционно-видовом
20. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Модель структуры ДНК в виде двойной спирали создали:
2. А. Левенгук
3. Д. Уотсон
4. Т. Шванн
5. М. Шлейден
21. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Биогенетический закон сформулировали
1. Вавилов Н. И.
2. Вайнберг В.
3. Геккель Э.
4. Либих Ю.
5. Мюллер Ф.
22. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
В селекции растений применяют следующие методы
1. Искусственное осеменение
2. Искусственный мутагенез
3. Испытание производителей по потомству
4. Массовый отбор
5. Полиэмбрионию
23. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Организменный уровень организации живого изучают
1. Анатомия
2. Биохимия
3. Генетика
4. Гистология
5. Цитология
24. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
На популяционно-видовой уровне организации живой природы происходят:
1. Гомеостаз
2. Изменение генофонда
3. Круговорот веществ и превращение энергии
4. Размножение
5. Элементарные эволюционные изменения
25. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Разделами зоологии являются
1. Альгология
2. Бриология
3. Ихтиология
4. Лихенология
5. Энтомология
26. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
И. В. Мичурин в селекционной работе использовал следующие методы:
1. Искусственного мутагенеза
2. Клонирования
3. Ментора
4. Полиэмбрионии
5. Посредника
27. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
С помощью цитогенетического метода изучают:
1. Генетический состав популяций
2. Количество хромосом
3. Роль среды и наследственности в формировании признаков
4. Структуру хромосом
5. Характер и тип наследования признаков
28. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Методы физиологии человека позволяют изучить
1. Биотоки головного мозга
2. Биотоки сердца
3. Патологические изменения в строении органов
4. Строение органов и тканей
5. Тонкую структуру органов и тканей
29. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
В биотехнологии используют следующие методы:
2. Микробиологический синтез
3. Пасынкование
4. Пикировка
5. Соматическая гибридизация клеток
30. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Методы электрофореза и хроматографии позволяют
1. Определить качественный и количественный состав веществ клетки
2. Определить пространственную конфигурацию и некоторые физические свойства макромолекул
3. Очистить макромолекулы, выделенные из клетки
4. Разделить смеси веществ, выделенные из клетки
5. Разделить органоиды клетки
31. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Укажите формулировки положений клеточной теории.
1. Оболочка грибной клетки состоит из углеводов.
2. В клетках животных отсутствует клеточная стенка.
3. Клетки всех организмов содержат ядро.
4. Клетки организмов сходны по химическому составу.
5. Новые клетки образуются путем деления исходной материнской клетки.
32. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Генеалогический метод исследования используют для установления
1. Доминантного характера наследования признака
2. Последовательности этапов индивидуального развития
3. Наследственного характера заболеваний
4. Типа высшей нервной деятельности
5. Сцепленности признака с полом
33. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие методы исследования используют в цитологии?
1. Центрифугирование
2. Культура ткани
3. Хроматография
4. Генеалогический
5. Гибридологический
34. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
На каких уровнях организации живого изучают особенности реакций фотосинтеза у высших растений?
1. Биосферном
2. Клеточном
3. Популяционно-видовом
4. Молекулярном
5. Экосистемном
35. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
На каких уровнях организации живого изучают особенности реакций фотосинтеза?
1. Биосферном
2. Клеточном
3. Биогеоценотическом
4. Молекулярном
5. Тканево-органном
36. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие признаки служат исходными для живых и неживых объектов природы?
1. Клеточное строение
2. Изменение температуры тела
3. Наследственность
4. Раздражимость
5. Перемещение в пространстве
37. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Гибридологический метод исследования используют
1. Эмбриологи
2. Селекционеры
3. Генетики
4. Экологи
5. Биохимики
38. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Исторический метод исследования используют для изучения
1. Внутреннего строения организмов
2. Эволюции органического мира
3. Химического состава живого
4. Происхождения групп организмов на Земле
5. Онтогенеза организма
39. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Близнецовый метод исследования используют
1. Цитологи
2. Зоологи
3. Генетики
4. Селекционеры
5. Биохимики
40. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Генетики, используя генеалогический метод исследования, составляют
1. Генетическую карту хромосом
2. Схему скрещивания
3. Родословное дерево
4. Схему предковых родителей и их родственные связи в ряде поколений
5. Вариационную кривую
41. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Вклад биотехнологии в медицину состоит в
1. Использовании химического синтеза для получения лекарственных препаратов
2. Создании лечебных сывороток на основе плазмы крови иммунизированных животных
3. Синтезе гормонов человека в бактериальных клетках
4. Изучении родословных человека для выявления наследственных заболеваний
5. Культивировании штаммов бактерий и грибов для производства антибиотиков в промышленных масштабах
42. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие из перечисленных объектов существуют на субклеточном уровне?
1. Спирогира
2. Бактериофаг
3. Стрептококк
4. Митохондрии
5. Лейкопласты
43. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие признаки характерны только для живых систем?
1. Способность к передвижению
2. Обмен веществ и энергии
3. Зависимость от температурных колебаний
4. Рост, развитие и способность к самовоспроизведению
5. Устойчивость и относительно слабая изменчивость
44. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
По каким принципам организованы биологические системы?
1. Закрытость системы
2. Высокая энтропия системы
3. Низкая упорядоченность
4. Иерархичность - соподчинение элементов и частей
5. Оптимальность конструкции
45. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
К эмпирическим методам биологических исследований относят
1. Сравнение
2. Абстрагирование
3. Обобщение
4. Экспериментальный метод
5. Наблюдение
46. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Что из нижеперечисленного можно установить экспериментальным методом?
1. Сроки весенней линьки у белки
2. Влияние удобрений на рост комнатного растения
3. Сроки прилета и отлета перелетных птиц
4. Высоту комнатного растения
5. Условия прорастания семян
47. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
К теоретическим методам биологических исследований относят
1. Сравнение
2. Экспериментальный метод
3. Обобщение
4. Измерение
5. Наблюдение
48. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие методы исследования позволили установить пространственную структуру молекулы ДНК?
1. Цитогенетический метод
2. Рентгеноструктурный анализ
3. Метод культуры клеток
4. Метод моделирования
5. Центрифугирование
49. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Какие методы исследования помогают изучить процесс фотосинтеза в клетке?
1. Экспериментальный метод
2. Метод микроскопирования
3. Метод меченых атомов
4. Метод клеточных культур
5. Метод центрифугирования
50. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
На каком уровне организации происходят такие процессы, как раздражимость и обмен веществ?
1. Популяционно-видовой
2. Организменный
3. Молекулярно-генетический
4. Биогеоценотический
5. Клеточный
51. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
К генетическим относят термины
2. Филогенез
3. Фенотип
4. Консумент
5. Дивергенция
52. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Клеточному уровню организации жизни соответствуют
1. Амеба обыкновенная
2. Кишечная палочка
3. Бактериофаг
4. Гидра пресноводная
5. Вирус гриппа
53. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
К методам цитологии относят
1. Микроскопирование
2. Мониторинг
3. Центрифугирование
4. Инбридинг
5. Гетерозис
54. Выберите два верных ответ из пяти и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
Для которой свойственна организация с четкой иерархией. Именно это свойство и отражают так называемые уровни организации жизни. В такой системе все части четко расположены, начиная от низшего порядка к высшему.
Уровни организации жизни - это иерархическая система с соподчиненными порядками, которая отображает не только характер биосистем, но и их постепенное усложнение в отношении друг к другу. На сегодняшний день принято выделять восемь основных уровней
Кроме того, выделяют следующие системы организации:
1. Микросистема - это некая доорганизменная ступень, которая включает в себя молекулярные и субклеточные уровни.
2. Мезосистема - это следующая, организменная ступень. Сюда относят клеточный, тканевой, органный, системный и организменные уровни организации жизни.
Существуют также и макросистемы, которые представляют собой надорганизменную совокупность уровней.
Стоит также отметить, что каждый уровень имеет собственные характеристики, которые и будут рассмотрены ниже.
Доорганизменные уровни организации жизни
Здесь принято выделять две основных ступени:
1. Молекулярный уровень организации жизни - представляет собой уровень работы и организации биологических макромолекул, включая белки, нуклеиновые кислоты, липиды и полисахариды. Именно здесь начинаются самые важные процессы жизнедеятельности любого организма - клеточное дыхание, превращение энергии, а также передача генетической информации.
2. Субклеточный уровень - сюда можно отнести организацию клеточных органелл, каждая из которых исполняет важную роль в существовании клетки.
Организменные уровни организации жизни
К этой группе можно отнести те системы, которые обеспечивают целостную работу всего организма. Принято выделять следующие:
1. Клеточный уровень организации жизни . Ни для кого не секрет, что именно клетка является структурной единицей любого Этот уровень изучается с помощью цитологических, цитохимических, цитогенетических и
2. Тканевый уровень . Здесь основное внимание стоит уделить строению, особенностям и функционированию разного рода тканей, из которых, собственно, и состоят органы. Исследованиями этих структур занимаются гистология и гистохимия.
3. Органный уровень . характеризируются новым уровнем организации. Здесь некоторые группы тканей объединяются, образовывая целостную структуру со специфическими функциями. Каждый орган является частью живого организма, но не может самостоятельно существовать вне его. Этот уровень изучают такие науки, как физиология, анатомия и в некой мере эмбриология.
Организменный уровень представляет собой как одноклеточные, так и многоклеточные организмы. Ведь каждый организм является целостной системой, внутри которой осуществляются все важные для жизнедеятельности процессы. Кроме того, во внимание берутся и процессы оплодотворения, развития и роста, а также старения отдельного организма. Изучением этого уровня занимаются такие науки, как физиология, эмбриология, генетика, анатомия, палеонтология.
Надорганизменные уровни организации жизни
Здесь во внимание берутся уже не организмы и их структурные части, а определенная совокупность живых существ.
1. Популяционно-видовой уровень . Основной единицей здесь является популяция - совокупность организмов определенного вида, которая заселяет четко ограниченную территорию. Все особи способны к свободному скрещиванию друг с другом. В исследовании этого уровня участвую такие науки, как систематика, экология, генетика популяций, биогеография, таксономия.
2. Экосистемный уровень - здесь во внимание берется устойчивое сообщество разных популяций, существование которых тесно связано между собой и зависит от климатических условий и т. д. В основном изучением такого уровня организации занимается экология
3. Биосферный уровень - это высшая форма организации жизни, которая представляет собой глобальный комплекс биогеоценозов всей планеты.