Структурно-функциональные уровни жизни. Эволюция жизни

являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой; биология

изучает все аспекты жизни: структуру, функционирование, рост, происхождение, эволюцию и распределение живых организмов на Земле, классифицирует и описывает живые существа, происхождение их видов.

Термин принадлежит Ж.Б. Ламарку.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ:
Традиционная биология: описательный характер, изучение живой природы в естественной состоянии;
Эволюционная биология: основа – понятие естественного отбора, изменчивости;
Физико-химическая биология (70-е гг. XX в.): сближение с точными науками.

из окружающей среды для поддержания упорядоченности;
Активные реакции на окружающую среду;
Усложнение

организмов (к примеру, появление новых веток);
Способность к размножению;
Приспособленность к среде обитания.

Лишь совокупность этих свойств дает представление о живом.

Жизнь – форма существования сложных открытых систем, способных к самоорганизации, самовоспроизведению и передаче информации. Вопрос: только ли в белковой форме может существовать живое?

элементарное явление – воспроизводство генетических кодов. Основа всех живых систем

Земли – 6 химических элементов (органогенов): углерод, кислород, водород, азот, сера, фосфор.


ФАКТОРЫ ОТБОРА ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ БИОСИСТЕМ:

Способность к прочным связям;

Лабильность связей (способность к новым связям).

2) Онтологически-организменный уровень. Элементарная единица – особь (одноклеточный или многоклеточный организм), элементарное явление – онтогенез. Онтогенез – процесс индивидуального развития организма от его зарождения (ввел Э. Геккель).

явление – изменение ее генетического состава.

ПОДУРОВНИ:
Популяция («население») – совокупность

особей одного вида, устойчиво сохраняющаяся на протяжении многих поколений. Может занимать различные территории в зависимости от размера особей и их численности;

Биоценоз – сообщество; группа популяций с общей территорией обитания. Развивается на участке земной поверхности – биотопе, где действуют факторы: радиация, свойства почвы, минеральные вещества и т.д. Могут быть естественными и антропогенными (агробиоценоз);

– совокупность всех живых организмов вместе со средой их обитания,

куда входят: вода, нижняя часть атмосферы, верхняя часть земной коры.

ВАЖНЫЕ ПОНЯТИЯ:
Экологическая сукцессия – внесезонные процессы, являющиеся определенной последовательностью появления и исчезновения популяций в данном местообитании. Может быть первичной – на лишенном жизни месте и вторичной – на месте другого сообщества.
Биологический круговорот – циркуляция веществ в биосфере между почвой, атмосферой, растениями, микроорганизмами и животными (продуценты, консументы, редуценты).

Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая

продуктами их жизнедеятельности; глобальная экосистема Земли.

Термин предложил Э. Зюсс в 1875 г., но подробно учение разработал В.И. Вернадский.

Вещество биосферы состоит из:
Живого вещества – растения, животные, человек;
Биогенного вещества (создано жизнью, является источником энергии): уголь, нефть, известняк;
Косного вещества;
Биокосного вещества - ил, почвы, воды;
Веществ радиоактивного распада;
Космического излучения;
Веществ космического происхождения (метеориты).

организм, важен принцип гармонии;

Важная роль живого вещества в эволюции Земли;

Важность

автотрофности, автотрофы – организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических;

Биосфера – один и тот же химический аппарат с древних геологических эпох;

Жизнь постоянна – менялись лишь ее формы.

К. Линней (1707 – 1778). Создатель единой системы классификации растительного

и животного мира. Выделил биологический вид в качестве исходной категории в систематике. Вид – совокупность популяций особей, сходных по строению и способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства. СХЕМА: вид – род – отряд – класс – царство.

Есть три царства:
1) минеральное: минералы не живут и не чувствуют, но могут расти;
2) растительное: растения живут и растут, но не чувствуют;
3) животное: животные живут, чувствуют и растут.

построения целостной эволюционной концепции. Ввел термин «биология». Жизнь возникла естественным

путем в виде простых организмов, они изменялись, совершенствовались и пришли к современному состоянию. Дифференциация внутри класса ведет к появлению разновидностей.

ТЕЗИСЫ:
В организмах заложена врожденная способность к самосовершенствованию;

Причина изменения видов – воздействие на организм внешних сил природы. Итог: развитие одних органов в результате частого употребления (шея у жирафа, язык у муравьеда) и отмирание других – ненужных.

своем индивидуальном развитии – онтогенезе повторяет историю развития своего вида

– филогенез (1864 – 1866 гг.).

организм, популяция, вид не могут вернуться к прежнему состоянию (1893

г.).

5) Теория эволюции Ч. Дарвина (1809 – 1882). Любой вид растений и животных стремится к размножению в геометрической прогрессии, но число взрослых особей при этом относительно постоянно. Это является результатом борьбы за существование.

В процессе эволюции накапливаются полезные признаки, образуются новые виды, остальные организмы гибнут. Лишь немногие приспосабливаются к изменениям среды, большАя часть вида гибнет.

между организмами и между организмами и окружающей средой:
Межвидовая – успех

одного и неуспех другого вида;
Внутривидовая (самая острая);
С условиями среды.

ИТОГ: выживают и оставляют потомство особи с комплексом признаков, позволяющим конкурировать с другими наиболее успешно.

Естественный отбор – процессы уничтожения одних особей и преимущественного размножения других. Может быть и искусственный отбор (усилия человека).

это устойчивость видов.

Новые виды – результат изменчивости, то есть превращения

организмов под влиянием внешней среды.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ:
Определенная – способность всех особей вида одинаково реагировать на изменение среды, изменения не наследуются. Сейчас называют адаптивной модификацией. Примеры: увеличение пигментации кожи, развитие костно-мышечной системы в результате тренировок и т.д.
Неопределенная – приводит к существенным изменениям в организме, они наследуются. Сейчас называют мутациями.

эволюции принято считать работы русского генетика С.С. Четверикова по популяционной

генетике (20-е гг. XX в.).

СТЭ – современная эволюционная теория, которая является синтезом различных дисциплин, прежде всего, генетики и дарвинизма.

Элементарная эволюционная структура – популяция, т.к. она обладает свойствами самоорганизующейся целостной системы.

Элементарный эволюционный процесс – устойчивые изменения генотипа в популяциях.

полезными для приспособления к среде.

Наследственные изменения происходят под воздействием

ряда эволюционных факторов:

Мутационный процесс;
Популяционные волны (волны численности) – колебание численности вокруг средней величины;
Изоляция – запрет на скрещивание популяции с другими группами;
Естественный отбор;
Второстепенные факторы: темпы и характер мутационных процессов, частота смены поколений и т.д.

Есть 3 формы естественного отбора:
движущий - возникновение новых генотипов;
стабилизирующий –

в определенных условиях в популяции становится преобладающим оптимальный для этих условий фенотип;
дизруптивный (разрывающий) – внутри популяции возникают формы, способные превратиться в новые виды.

2) Существуют микроэволюции – необратимые преобразования генетико-экологической структуры популяции, способные привести к формированию нового вида. Макроэволюция – происхождение рода, отряда, класса, развитие жизни на Земле в целом, она может осуществляться как через микроэволюции, так и вне их.

стратегии адаптации:

много ресурсов, мало хищников – рост численности, активность расселения,

высокая скорость метаболизма;

ограниченность территории, конкуренция, хищники – спад прироста численности, умеренный метаболизм;

много хищников, недостаток ресурсов – поиск убежища, спячка;

крайне неблагоприятные условия – мутации, качественное изменение особей, переход в новую экологическую нишу.

Земли состояла из ряда этапов спокойного развития, разделяемых бурными катастрофами.

Биологические виды неизменны;

Номогенез (Л.С. Берг): признание закономерного характера изменчивости организмов, лежащей в основе эволюционного процесса. Организмы развились из многих тысяч первичных форм. Изменчивость идет к усложнению;

Коэволюция: эволюция – результат взаимодействия организмов, существует согласованность всех видов жизни. Объединение биологической и культурной эволюций.

зарождение жизни;

Стационарное состояние – «живое от живого» (В.И. Вернадский, К.Э.

Циолковский, виталисты); сюда же можно отнести гипотезу панспермии – семена на твердом космическом веществе (Г. Рихтер, Св. Аррениус). Это теории биогенеза.

Теория абиогенеза посредством биохимической эволюции – процесс превращения неживой природы в живую.

назад в виде простейших живых организмов.

ТЕОРИЯ ОПАРИНА – ХОЛДЕЙНА:
Возникновение

органических веществ;
Возникновение белков;
Возникновение белковых тел.

Водная оболочка органических молекул приобретала четкие границы и отделяла молекулу от окружающего раствора. Молекулы, окруженные водной оболочкой, объединялись, образуя многомолекулярные комплексы – коацерваты.

Далее коацерватные капли подвергались естественному отбору.

способная к элементарному обмену веществ при содействии некоторых ферментов.

Генобиоз

(информационная концепция): первичной была молекулярная система с исходным генетическим кодом.

Победила концепция генобиоза: первыми живыми существами были РНК-организмы без белков и ДНК (только ферменты). Эти организмы – рибозимы (молекулы РНК с ферментной активностью). Термин «рибозим» был введен Келли Крюгер в 1982 г.