§3. БІОЕКОЛОГІЧНИЙ ПІДХІД ДО РІВНІВ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИВОЇ МАТЕРІЇ

Жива природа надзвичайно складна й різноманітна. Вона являє собою сукупність живих систем різного ступеня склад-ності й організації - таксонів. Системою називається ціле, що складається із взаємозв’язаних частин.

Єдність кожного з рівнів живої природи забезпечується біо­логічним розпізнаванням. Наприклад, перетворення й передача спадкової інформації, завдяки чому живий організм породжує собі подібний, визначається розпізнаванням між білками-фер-ментами та нуклеїновими кислотами. Існує імунологічне розпіз-навання клітинами „свого” або „чужого”. При цьому „своє” збері-гається, а „чуже” знищується. За допомогою спеціальних сполук (феромонів), які часто діють на великих відстанях, організми впі-знають один одного.

Рівні організації живої матерії - це відносно гомогенні (одно­манітні) біологічні системи, для яких характерний певний тип взаємодії елементів, - просторовий та часовий мірила процесів.

Біологічний підхід до рівнів організації живої матерії виокремлює шість головних рівнів організації:

- молекулярно-генетичний - редуплікація генів, форму-вання ідентичних молекул на основі матеріалів, що забезпечу-ють спадковість і мінливість;

- клітинний - основа будови і розвитку всіх живих організ-мів, нижній рівень здатності до метаболізму, авторегуляції та розвитку; у більш дрібних одиницях матерії ці властивості не проявляються;

- організменний - цілісність функцій, ріст, онтогенетичний розвиток;

- популяційно-видовий - еволюція, тривале існування, таксо­номічні характеристики;

- біоценотичний - трофічні, хімічні, енергетичні зв'язки, кругообіг хімічних елементів, перетворення енергії;

- біосферний - форма життя, яка поза біосферою не існує.

З ускладненням організації ж и в о ї м а т е р і ї нижчий рівень входить до складу наступного вищого рівня, а останній - до складу ще більш високого і т. д. Таким чином здійснюється принцип ієрархії (ступінчастого підпорядкування), властивого для складних систем. Рівень організації є одним із фундамен-тальних у вивченні біологічних об'єктів, які існують завдяки зв'язкам, що поєднують їхні елементи в єдине ціле. Ідея рівнів організації живого дає можливість пояснити цілісність і якісну своєрідність біологічних систем.

Молекулярний рівень складає предмет молекулярної біології, яка вивчає будову білків, нуклеїнових кислот, жирів та інших речовин та їхню роль у життєдіяльності клітини. На цьому рівні відбувається кодування й передача спадкової інформації, обмін речовин та енергії (ДНК - дезоксирибонуклеїнова кис-лота, РНК - рибонуклеїнова кислота, АТФ - аденозінтрифос-фат). На рівні субклітинних, або надмолекулярних, структур вивчають будову та функції органел (хромосом, мітохондрій, рибосом тощо), а також інших частин клітини (наприклад, включень).

Особливий рівень організації живої матерії - клітинний. Клітина - структурна, функціональна одиниця організму та оди-ниця розвитку всього живого. У найпростіших вона, морфоло-гічно та фізіологічно цілісний організм, поєднує два рівні органі-зації: клітинний та організменний.

Біологія клітини (цитологія) - один з основних розділів сучас-ної біології, включає проблеми морфологічної організації клі-тини, спеціалізації клітин у ході розвитку, функцій клітинної мембрани, механізмів і регуляції ділення клітин.

На органно-тканинному рівні основні проблеми полягають у вивченні особливостей будови й функцій окремих органів та тканин, які входять до складу органів. Органи - це взаємодіюча сукупність тканин, що мають певну форму, розміри, місцезнахо-дження і виконують одну або кілька функцій.

Організм - дискретна, цілісна, диференційована система орга-нів, діяльність яких регулюється нервовою, гуморальною та імун-ною системами.

В екологічних дослідженнях вивчення живої матерії почина-ється на організменному рівні, коли вивчають особину- організм як єдине ціле, елементарну одиницю життя, оскільки поза особи-нами в природі життя не існує. При цьому вивчають характерні риси будови організму, фізіологічні процеси та нейрогуморальну регуляцію їх, механізми забезпечення гомеостазу та адаптації.

Вид - реально існуюча таксономічна одиниця (може вклю-чати одну чи кілька популяцій), що характеризується репродук-тивною ізоляцією та інформативними зв'язками. Популяція - одиниця еволюції. Популяційний рівень об'єднує популяції живих істот, тобто сукупність особин одного виду в межах певного аре-алу, де вони вільно розмножуються і можуть, практично, необ-межено довго існувати. Цей рівень організації охоплює попу-ляції всіх видів живих істот і його найголовнішою функцією є формування в певних екологічних умовах такого угруповання, яке за структурою і життєвими особливостями найбільше відпо-відає середовищу його існування.

На популяційно-видовому рівні вивчаються фактори, що впли­вають на чисельність популяцій, проблеми збереження зникаю-чих видів, динаміка генетичного складу популяцій, дія факторів мікроеволюції тощо. Для господарської діяльності людини важ-ливі такі проблеми популяційної біології, як контроль чисель-ності видів, що завдають шкоди господарству, підтримання оптимальної чисельності популяцій, які використовуються в народному господарстві й оберігаються.

Біоценоз - це сукупність організмів різних рівнів організа-ції у взаємозв’язку з умовами довкілля. При наявності величез-ної різноманітності видів, що забезпечують кругообіг речовин, це саморегульована й самовідтворювана система. Біоценозний рівень організації об’єднує екосистеми всіх ступенів складності, незалежно від їх просторових і часових параметрів чи місця зна-ходження.

Біосферний рівень організації - система вищого порядку, що забезпечує взаємодію всіх біоценозів та процеси, що відбува-ються в атмосфері, гідросфері та на материках, і пов’язаний з ними кругообіг речовин у природі, що включає акумуляцію орга-нічних сполук у процесі фотосинтезу та мінералізацію завдяки діяльності редуцентів. Рухає кругообіг енергія Сонця. Це голов-ний процес на Землі, що забезпечує існування життя на планеті. На біосферному вирішуються глобальні проблеми, наприклад, визначення інтенсивності утворення вільного кисню рослин-ним покривом Землі або зміни концентрації СО2 в атмосфері, пов’язаної з діяльністю людини.

Поділ живої матерії й проблем біології за рівнями організації хоч і відображає об’єктивну реальність, в той же час є умовним, бо майже всі конкретні завдання біології торкаються одночасно кількох рівнів, або і всіх разом. Наприклад, проблеми еволюції або онтогенезу не можна розглядати тільки на рівні організму, тобто без молекулярного, субклітинного, клітинного, орган-но-тканинного, а також популяційно-видового та біоценотич-ного рівнів, проблема регуляції чисельності спирається на молекулярний рівень, але стосується також всіх вищих, вклю-чаючи аспекти біосферного рівня (наприклад, забруднення середовища).

Кожен з цих рівнів має свої особливості, але всі вони тісно пов'язані між собою, взаємно впливають один на одного, ство-рюючи єдине ціле - живу речовину. На всіх структурних рівнях організації матерії реалізована лише дуже незначна частка мож-ливих комбінацій молекул. Це означає, що кожен біологічний вид, кожна жива істота є унікальними, оскільки вони мають набір властивостей, за допомогою яких ефективно адаптуються до навколишнього середовища та його змін.

САМОСТІЙНІ ЗАВДАННЯ ДО РОЗДІЛУ І

Питання для роздумів, самоперевірки, повторення

1.

2. Назвіть і охарактеризуйте основні етапи розвитку екології.

3. Які особливості становлення екології як науки до XX ст.?

4. Покажіть динаміку розвитку екології в XX столітті та оха­рактеризуйте структуру екології за М. Ф. Реймерсом.

5. Порівняйте визначення екології як науки на різних етапах її розвитку.

6. В чому полягають предмет вивчення і завдання сучасної екології?

7. Що є об'єктом вивчення екології?

8. Охарактеризуйте методи сучасної екології.

9. Для чого необхідно знати основні екологічні закони?

10. З'ясуйте зміст і суть основних законів аутекології, синеко-логії та екології великих систем.

11. Наведіть структуру сучасної науки про довкілля.

12. Покажіть взаємозв'язок між екологією і охороною довкілля.

Тестові завдання: вказати одну правильну відповідь

Питання 1. Екологія - це наука, яка вивчає...

а. стан природних ресурсів

б. будова організмів і їх функцій в екосистемі

в. взаємовідношення організмів з середовищем та між собою г. втрата екологічної рівноваги і розробка методів по її від­новленню

Питання 2. Яким вченим і коли було запропоновано термін „екологія”?

а. Ю. Одум (1975)

б. Е. Геккель (1866)

в. А. Тенслі (1935)

г. В. Вернадський (1945)

Питання 3. Які рівні організації живої матерії є об'єктами еко­логічних досліджень?

а. Організменний, популяційно-видовий, біоценозний, біосферний

б. Молекулярний, тканинний, органний, біосферний

в. Клітинний, тканинний, органний, популяційно-видовий, біоценозний, біосферний

г. Молекулярний, клітинний, тканинний і органний

Питання 4. Які розділи загальної екології вивчають вплив сере­довища на морфологію, фізіологію та поведінку організмів?

а. Синекологія

б. Аутекологія

в. Демекологія

г. Глобальна екологія

Питання 5. Які розділи загальної екології вивчають структуру, функціонування, саморегуляцію та саморозвиток біосфери?

а. Синекологія

б. Аутекологія

в. Демекологія

г. Глобальна екологія

Питання 6. Які розділи загальної екології вивчають взаємо-зв'язки між популяціями даного угруповання та з оточуючим середовищем?

а. Синекологія

б. Аутекологія

в. Демекологія

г. Глобальна екологія