مستويات تنظيم الطبيعة الحية: وصف موجز. مستويات تنظيم الحياة أدنى مستوى من تنظيم الطبيعة الحية
تسمح لنا الطبيعة الهرمية لتنظيم المادة الحية بتقسيمها بشكل مشروط إلى عدد من المستويات. مستوى تنظيم المادة الحية- هذا هو المكان الوظيفي للبنية البيولوجية بدرجة معينة من التعقيد في التسلسل الهرمي العام للكائنات الحية.
تتميز المستويات التالية لتنظيم المادة الحية.
- المستوى الجزيئي (الوراثي الجزيئي).. في هذا المستوى، تنتظم المادة الحية في جزيئات معقدة عالية مركبات العضويةمثل البروتينات والأحماض النووية وغيرها.
- المستوى التحت خلوي (فوق الجزيئي).. في هذا المستوى، يتم تنظيم المادة الحية في عضوي: الكروموسومات، غشاء الخلية، الشبكة الإندوبلازمية، الميتوكوندريا، جهاز جولجي، الليزوزومات، الريبوسومات وغيرها من الهياكل التحت خلوية.
- المستوى الخلوي. في هذا المستوى، يتم تمثيل المادة الحية بالخلايا. خلية- وحدة هيكلية ووظيفية أولية للكائنات الحية.
- مستوى أنسجة الأعضاء. في هذا المستوى، يتم تنظيم المادة الحية في الأنسجة والأعضاء. الغزل والنسيج- مجموعة من الخلايا المتشابهة في البنية والوظيفة، وكذلك المواد بين الخلايا المرتبطة بها. عضو- جزء من كائن متعدد الخلايا يؤدي وظيفة أو وظائف محددة.
- المستوى العضوي (الجيني).. في هذا المستوى، يتم تمثيل المادة الحية بالكائنات الحية. كائن حي(الفرد، الفرد) وحدة الحياة لا تتجزأ، حاملها الحقيقي، يتميز بكل خصائصه.
- مستوى السكان والأنواع. في هذا المستوى، تنتظم المادة الحية في مجتمع. سكان- مجموعة من الأفراد من نفس النوع، وتشكل نظامًا وراثيًا منفصلاً موجودًا لفترة طويلة في جزء معين من النطاق، بشكل منفصل نسبيًا عن المجموعات الأخرى من نفس النوع. منظر- مجموعة من الأفراد (مجموعات الأفراد) القادرة على التزاوج لتكوين ذرية خصبة واحتلال منطقة (منطقة) معينة في الطبيعة.
- المستوى الحيوي. في هذا المستوى، تشكل المادة الحية التكاثر الحيوي. التكاثر الحيوي- مجموعة من مجموعات الأنواع المختلفة التي تعيش في منطقة معينة.
- المستوى الحيوي. على هذا المستوى، تشكل المادة الحية التكاثر الحيوي. التكاثر الحيوي- مجموعة من التكاثر الحيوي والعوامل اللاأحيائية للموائل (المناخ والتربة).
- مستوى المحيط الحيوي. على هذا المستوى، تشكل المادة الحية المحيط الحيوي. المحيط الحيوي هو قشرة الأرض التي تحولت بسبب نشاط الكائنات الحية.
تجدر الإشارة إلى أن مستويات التكاثر الحيوي والمحيط الحيوي لتنظيم المادة الحية لا يتم تمييزها دائمًا، حيث يتم تمثيلها بأنظمة خاملة حيوية، بما في ذلك ليس فقط المواد الحية، ولكن أيضًا المواد غير الحية. أيضًا، غالبًا ما لا يتم التمييز بين مستويات الخلايا التحت خلوية وأنسجة الأعضاء، بما في ذلك المستويات الخلوية والعضوية، على التوالي.
تسمح لنا الطبيعة الهرمية لتنظيم المادة الحية بتقسيمها بشكل مشروط إلى عدد من المستويات. مستوى تنظيم المادة الحية – هذا هو المكان الوظيفي للبنية البيولوجية بدرجة معينة من التعقيد في التسلسل الهرمي العام للكائنات الحية. تتميز المستويات التالية لتنظيم المادة الحية: الجزيئية، تحت الخلوية، الخلوية، الأنسجة العضوية، العضوية، الأنواع السكانية، التكاثر الحيوي، التكاثر الحيوي، المحيط الحيوي.
1.الجزيئي (الجيني الجزيئي).عند هذا المستوى، تنتظم المادة الحية في مركبات عضوية معقدة عالية الجزيئات، مثل البروتينات والأحماض النووية وما إلى ذلك.
2.تحت الخلوية (فوق الجزيئية).على هذا المستوى، يتم تنظيم المادة الحية في عضيات: الكروموسومات، غشاء الخلية، الشبكة الإندوبلازمية، الميتوكوندريا، مجمع جولجي، الجسيمات الحالة، الريبوسومات وغيرها من الهياكل التحت خلوية.
3.الخلوية.في هذا المستوى، يتم تمثيل المادة الحية بالخلايا. الخلية هي الوحدة الهيكلية والوظيفية الأولية للكائنات الحية.
4.أنسجة الأعضاء.في هذا المستوى، يتم تنظيم المادة الحية في الأنسجة والأعضاء. الأنسجة عبارة عن مجموعة من الخلايا المتشابهة في البنية والوظيفة، بالإضافة إلى المواد بين الخلايا المرتبطة بها. العضو هو جزء من كائن متعدد الخلايا يؤدي وظيفة أو وظائف محددة.
5.عضوي (جيني).في هذا المستوى، يتم تمثيل المادة الحية بالكائنات الحية. الكائن الحي (الفرد، الفرد) هو وحدة الحياة غير القابلة للتجزئة، حاملها الحقيقي، الذي يتميز بجميع خصائصه.
6.الأنواع السكانية.في هذا المستوى، تنتظم المادة الحية في مجتمع. السكان عبارة عن مجموعة من الأفراد من نفس النوع، وتشكل نظامًا وراثيًا منفصلاً موجودًا لفترة طويلة في جزء معين من النطاق، بشكل منفصل نسبيًا عن المجموعات السكانية الأخرى من نفس النوع. الأنواع هي مجموعة من الأفراد (مجموعات الأفراد) القادرة على التزاوج لتكوين ذرية خصبة واحتلال منطقة (منطقة) معينة في الطبيعة.
7.تكاثر حيوي.في هذا المستوى، تشكل المادة الحية التكاثر الحيوي. التكاثر الحيوي عبارة عن مجموعة من مجموعات الأنواع المختلفة التي تعيش في منطقة معينة.
8.التكاثر الحيوي.على هذا المستوى، تشكل المادة الحية التكاثر الحيوي. التكاثر الحيوي هو مزيج من التكاثر الحيوي والعوامل البيئية اللاأحيائية (المناخ والتربة).
9.المحيط الحيوي.على هذا المستوى، تشكل المادة الحية المحيط الحيوي. المحيط الحيوي هو قشرة الأرض التي تحولت بسبب نشاط الكائنات الحية.
تجدر الإشارة إلى أن مستويات التكاثر الحيوي والمحيط الحيوي لتنظيم المادة الحية لا يتم تمييزها دائمًا، حيث يتم تمثيلها بأنظمة خاملة حيوية، بما في ذلك ليس فقط المادة الحية، ولكن أيضًا المادة غير الحية. أيضًا، غالبًا ما لا يتم التمييز بين مستويات الخلايا التحت خلوية وأنسجة الأعضاء، بما في ذلك المستويات الخلوية والعضوية، على التوالي.
ومن المستحيل التنبؤ بخصائص كل مستوى تالٍ بناءً على خصائص المستويات السابقة، كما أنه من المستحيل التنبؤ بخصائص الماء بناءً على خصائص الأكسجين والهيدروجين. وتسمى هذه الظاهرة ظهور , أي وجود خصائص خاصة جديدة نوعيًا في النظام ليست متأصلة في مجموع خصائص عناصره الفردية. ومن ناحية أخرى، فإن معرفة ميزات المكونات الفردية للنظام تسهل دراستها إلى حد كبير. وبالتالي، في العلوم بشكل عام، وفي البيئة على وجه الخصوص، من المستحسن الجمع بين نهجين لفهم العالم المحيط - التحليل والتوليف. تحليل -تقطيع كائن إلى العناصر المكونة له ودراستها اللاحقة. توليف -دراسة الكائن ككل.
1) يعتبر مؤسس علم البيئة عالم أحياء ألماني إي هيكل(1834-1919) الذي استخدم المصطلح لأول مرة عام 1866 "البيئة".لقد كتب: «نعني بعلم البيئة العلم العام للعلاقة بين الكائن الحي والبيئة، والذي يشمل جميع «شروط الوجود» بالمعنى الواسع للكلمة. فهي عضوية جزئيًا وجزئيًا غير عضوية بطبيعتها.
كان هذا العلم في الأصل علم الأحياء، الذي يدرس مجموعات الحيوانات والنباتات في بيئتها.
علم البيئةيدرس الأنظمة على مستوى أعلى من الكائن الحي الفردي. والأهداف الرئيسية لدراستها هي:
سكان -مجموعة من الكائنات الحية تنتمي إلى نفس النوع أو إلى نوع مماثل وتحتل منطقة معينة؛
النظام البيئي، بما في ذلك المجتمع الحيوي (مجموع السكان في المنطقة قيد النظر) والموئل؛
المحيط الحيوي-منطقة توزيع الحياة على الأرض.
تفاعل الإنسان مع الطبيعة له خصائصه الخاصة. لقد وهب الإنسان العقل، وهذا يمنحه الفرصة لتحقيق مكانته في الطبيعة والغرض على الأرض. منذ بداية تطور الحضارة، كان الإنسان يفكر في دوره في الطبيعة. كونها، بطبيعة الحال، جزءا من الطبيعة، لقد خلق الإنسان موطنًا خاصًا،من اتصل الحضارة الإنسانية.ومع تطورها، أصبحت تتعارض بشكل متزايد مع الطبيعة. لقد أدركت البشرية الآن أن المزيد من استغلال الطبيعة قد يهدد وجودها. أهداف وغايات علم البيئة الحديثة
إن أحد الأهداف الرئيسية لعلم البيئة الحديث كعلم هو دراسة القوانين الأساسية وتطوير نظرية التفاعل العقلاني في نظام "الإنسان - المجتمع - الطبيعة" ، مع اعتبار المجتمع البشري جزءًا لا يتجزأ من المحيط الحيوي.
الهدف الرئيسي للإيكولوجيا الحديثةفي هذه المرحلة من تطور المجتمع البشري - إخراج البشرية من الأزمة البيئية العالمية إلى طريق التنمية المستدامة، التي سيتم فيها تلبية الاحتياجات الحيوية للجيل الحالي دون حرمان الأجيال القادمة من هذه الفرصة.
ولتحقيق هذه الأهداف، سيتعين على العلوم البيئية حل عدد من المشاكل المتنوعة والمعقدة، بما في ذلك:
تطوير نظريات وأساليب لتقييم استدامة النظم البيئية على جميع المستويات؛
استكشاف آليات تنظيم أعداد السكان والتنوع الحيوي، ودور الكائنات الحية (النباتات والحيوانات) كمنظم لاستقرار المحيط الحيوي؛
دراسة وإنشاء تنبؤات للتغيرات في المحيط الحيوي تحت تأثير العوامل الطبيعية والبشرية؛
تقييم حالة وديناميكيات الموارد الطبيعية والعواقب البيئية لاستهلاكها؛
تطوير أساليب لإدارة الجودة البيئية؛
لتشكيل فهم لمشاكل المحيط الحيوي والثقافة البيئية للمجتمع.
المحيطة بنا بيئة معيشيةليس مزيجًا غير منظم وعشوائي من الكائنات الحية. إنه نظام مستقر ومنظم تطور في عملية تطور العالم العضوي. يمكن نمذجة أي أنظمة، على سبيل المثال. من الممكن التنبؤ بكيفية تفاعل نظام معين مع التأثيرات الخارجية. يعتبر منهج الأنظمة هو الأساس لدراسة المشكلات البيئية. مكانة البيئة في نظام العلوم الطبيعية. تنتمي البيئة الحديثة إلى نوع العلوم التي نشأت عند تقاطع العديد من الاتجاهات العلمية. إنه يعكس الطبيعة العالمية للتحديات الحديثة التي تواجه البشرية والأشكال المختلفة لتكامل الأساليب التوجيهية والبحث العلمي. إن تحويل علم البيئة من نظام بيولوجي بحت إلى فرع من المعرفة، والذي يشمل أيضًا العلوم الاجتماعية والتقنية، إلى مجال نشاط يعتمد على حل عدد من القضايا السياسية والأيديولوجية والاقتصادية والأخلاقية وغيرها من القضايا المعقدة، قد أعطاها أهمية كبيرة. مكانة هامة في الحياة الحديثة، مما يجعلها بمثابة عقدة تجمع بين مختلف مجالات العلوم والممارسة الإنسانية. إن علم البيئة، في رأيي، أصبح بشكل متزايد أحد العلوم الإنسانية ويثير اهتمام العديد من المجالات العلمية. وعلى الرغم من أن هذه العملية لا تزال بعيدة عن الاكتمال، إلا أن اتجاهاتها الرئيسية أصبحت واضحة بالفعل في عصرنا.
2) موضوع ومهام وأساليب علم البيئة علم البيئة(اليونانية oikos - مسكن، إقامة، شعارات - علم) - العلوم البيولوجية حول العلاقات بين الكائنات الحية وبيئتها.
الكائنات البيئيةهي في الغالب أنظمة فوق مستوى الكائنات الحية، أي دراسة تنظيم وعمل الأنظمة فوق العضوية: السكان، والتكاثر الحيوي (المجتمعات)، والتكاثر الحيوي (النظم البيئية) والمحيط الحيوي ككل. وبعبارة أخرى، فإن الهدف الرئيسي للدراسة في علم البيئة هو النظم البيئية، أي المجمعات الطبيعية الموحدة التي تشكلها الكائنات الحية وموائلها.
المهام البيئيةتختلف تبعا لمستوى تنظيم المادة الحية قيد الدراسة. البيئة السكانيستكشف أنماط ديناميكيات السكان وبنيتهم، بالإضافة إلى عمليات التفاعل (المنافسة والافتراس) بين مجموعات من الأنواع المختلفة. إلى المهام بيئة المجتمع (علم الأحياء الحيوي)يشمل دراسة أنماط تنظيم المجتمعات المختلفة، أو التكاثر الحيوي، وبنيتها وعملها (تداول المواد وتحويل الطاقة في السلسلة الغذائية).
تتمثل المهمة النظرية والعملية الرئيسية للبيئة في الكشف عن الأنماط العامة لتنظيم الحياة، وعلى هذا الأساس، تطوير مبادئ الاستخدام الرشيد للموارد الطبيعية في ظروف التأثير المتزايد للإنسان على المحيط الحيوي.
يشمل نطاق المشكلات البيئية أيضًا قضايا التعليم والتنوير البيئي، والقضايا الأخلاقية والأخلاقية والفلسفية وحتى القانونية. وبالتالي، فإن علم البيئة لا يصبح علمًا بيولوجيًا فحسب، بل يصبح أيضًا علمًا اجتماعيًا. الأساليب البيئيةتنقسم الى مجال(دراسة حياة الكائنات الحية ومجتمعاتها في الظروف الطبيعية، أي المراقبة طويلة المدى في الطبيعة باستخدام معدات مختلفة) و تجريبي(تجارب في المختبرات الثابتة، حيث من الممكن ليس فقط التغيير، ولكن أيضًا التحكم الصارم في تأثير أي عوامل على الكائنات الحية وفقًا لبرنامج معين). في الوقت نفسه، لا يعمل علماء البيئة فقط بالطرق البيولوجية، ولكن أيضًا باستخدام الأساليب الفيزيائية والكيميائية الحديثة نمذجة الظواهر البيولوجية،أي التكاثر في النظم البيئية الاصطناعية لمختلف العمليات التي تحدث في الطبيعة الحية. من خلال النمذجة، من الممكن دراسة سلوك أي نظام من أجل تقييم العواقب المحتملة لتطبيق استراتيجيات وأساليب مختلفة لإدارة الموارد، أي للتنبؤ البيئي. 3) في تاريخ تطور البيئة كعلم، يمكن تمييز ثلاث مراحل رئيسية. المرحلة الأولى -أصل وتطور علم البيئة كعلم (حتى الستينيات)، عندما تراكمت البيانات المتعلقة بالعلاقة بين الكائنات الحية وموائلها، تم إجراء التعميمات العلمية الأولى. خلال نفس الفترة، حذر عالم الأحياء الفرنسي لامارك والكاهن الإنجليزي مالتوس لأول مرة البشرية من العواقب السلبية المحتملة للتأثير البشري على الطبيعة.
المرحلة الثانية -إضفاء الطابع الرسمي على علم البيئة إلى فرع مستقل من المعرفة (بعد الستينيات إلى الخمسينيات). تميزت بداية المرحلة بنشر أعمال العلماء الروس ك.ف. رولييه، ن.أ. سيفيرتسيفا،في. Dokuchaev، الذي أثبت لأول مرة عددا من مبادئ ومفاهيم البيئة. بعد أبحاث تشارلز داروين في مجال تطور العالم العضوي، كان عالم الحيوان الألماني إي هيكل أول من فهم أن ما أسماه داروين "الصراع من أجل الوجود" يمثل مجالا مستقلا لعلم الأحياء، وأطلق عليها اسم البيئة(1866).
أخيرًا، تبلور علم البيئة كعلم مستقل في بداية القرن العشرين. خلال هذه الفترة، أنشأ العالم الأمريكي سي. آدامز أول ملخص عن علم البيئة، وتم نشر تعميمات مهمة أخرى. أكبر عالم روسي في القرن العشرين. في و. فيرنادسكي يخلق أساسيا عقيدة المحيط الحيوي.
في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين، طرح عالم النبات الإنجليزي أ. تانسلي (1935) لأول مرة مفهوم "النظام البيئي"، وبعد ذلك بقليل V. يا(1940) أثبت مفهومًا قريبًا منه حول التكاثر الحيوي.
المرحلة الثالثة(الخمسينيات - حتى الوقت الحاضر) - تحول علم البيئة إلى علم معقد، بما في ذلك علوم حماية البيئة البشرية. بالتزامن مع تطوير الأسس النظرية للإيكولوجيا، تم أيضًا حل القضايا التطبيقية المتعلقة بالبيئة.
في بلدنا، في الستينيات والثمانينيات من القرن الماضي، اعتمدت الحكومة كل عام تقريبًا قرارات لتعزيز حماية الطبيعة؛ وتم نشر قوانين الأراضي والمياه والغابات وغيرها. ومع ذلك، كما أظهرت ممارسة استخدامها، فإنها لم تعط النتائج المطلوبة.
تشهد روسيا اليوم أزمة بيئية: فحوالي 15% من أراضيها أصبحت في الواقع منطقة كوارث بيئية؛ 85% من السكان يتنفسون هواءً ملوثًا بشكل ملحوظ أعلى من دول MPC. عدد الأمراض "الناجمة عن البيئة" آخذ في الازدياد. هناك تدهور وانخفاض في الموارد الطبيعية.
وقد تطورت حالة مماثلة في بلدان أخرى من العالم. إن مسألة ما سيحدث للبشرية في حالة تدهور النظم البيئية الطبيعية وفقدان قدرة المحيط الحيوي على الحفاظ على الدورات الكيميائية الحيوية، أصبحت واحدة من أكثر المسائل إلحاحا.
4) 1. المستوى الجزيئي لتنظيم الطبيعة الحية
التركيب الكيميائي للخلايا: المواد العضوية وغير العضوية،
التمثيل الغذائي (الأيض): عمليات التشتت والاستيعاب،
امتصاص وإطلاق الطاقة.
يؤثر المستوى الجزيئي على جميع العمليات البيوكيميائية التي تحدث داخل أي كائن حي - من الخلية الواحدة إلى الخلايا المتعددة.
هذا مستوىمن الصعب أن نسميها "حية". هذا هو بالأحرى مستوى "كيميائي حيوي" - وبالتالي فهو الأساس لجميع المستويات الأخرى لتنظيم الطبيعة الحية. لذلك، كان هو الذي شكل الأساس لتصنيف الطبيعة الحية إلى الممالك -أيّ العناصر الغذائيةهو العنصر الرئيسي في الجسم: في الحيوانات هو البروتين، في الفطريات هو الكيتين، في النباتات هو الكربوهيدرات.
العلوم التي تدرس الكائنات الحية في هذا المستوى:
2. المستوى الخلوي لتنظيم الطبيعة الحية
يشمل السابق - المستوى الجزيئي للتنظيم.
في هذا المستوى يظهر مصطلح "الخلية" بالفعل "أصغر نظام بيولوجي غير قابل للتجزئة"
استقلاب المواد والطاقة في خلية معينة (يختلف حسب المملكة التي ينتمي إليها الكائن الحي)؛
عضيات الخلية؛
دورات الحياة – النشأة والنمو والتطور وانقسام الخلايا
دراسة العلوم المستوى الخلوي للتنظيم:
يدرس علم الوراثة وعلم الأجنة هذا المستوى، لكن هذا ليس هو الموضوع الرئيسي للدراسة.
3. مستوى تنظيم الأنسجة:
يتضمن مستويين سابقين - جزيئيو الخلوية.
يمكن أن يسمى هذا المستوى "متعدد الخلايا " - بعد كل شيء، النسيججمع الخلايا مع هيكل مماثل وأداء نفس الوظائف.
العلوم - علم الأنسجة
4. مستوى الجهاز (التركيز على المقطع الأول) لتنظيم الحياة
في الكائنات وحيدة الخلية، هناك أعضاء العضيات -هناك عضيات مشتركة - مميزة لجميع الخلايا حقيقية النواة أو بدائية النواة، وهناك عضيات مختلفة.
في الكائنات متعددة الخلايا، يتم دمج الخلايا ذات البنية والوظائف المشتركة في الأنسجة، وبالتالي يتم تكوينها الأعضاء,والتي بدورها يتم دمجها في الأنظمة ويجب أن تتفاعل بسلاسة مع بعضها البعض.
مستويات تنظيم الأنسجة والأعضاء – دراسة العلوم:
5. المستوى العضوي
يشمل جميع المستويات السابقة: جزيئي, مستويات الخلايا والأنسجة والأعضاء.
في هذا المستوى، تنقسم الطبيعة الحية إلى ممالك - حيوانات ونباتات وفطريات.
خصائص هذا المستوى:
التمثيل الغذائي (سواء على مستوى الجسم أو على المستوى الخلوي أيضًا)
هيكل (مورفولوجيا) الكائن الحي
التغذية (التمثيل الغذائي والطاقة)
التوازن
التكاثر
التفاعل بين الكائنات الحية (المنافسة، التكافل، الخ)
التفاعل مع البيئة
6. مستوى تنظيم الحياة بين السكان والأنواع
يشمل جزيئي, مستويات الخلايا والأنسجة والأعضاء والكائنات الحية.
إذا كانت العديد من الكائنات الحية متشابهة شكليا (وبعبارة أخرى، لديهم نفس البنية) ولها نفس النمط الجيني، فإنها تشكل نوعا واحدا أو مجموعة واحدة.
العمليات الرئيسية على هذا المستوى:
تفاعل الكائنات مع بعضها البعض (المنافسة أو التكاثر)
التطور الجزئي (التغيرات في الكائن الحي تحت تأثير الظروف الخارجية)
العلوم التي يدرسها هذا المستوى :
7. المستوى الحيوي لتنظيم الحياة
في هذا المستوى، يتم أخذ كل شيء تقريبًا في الاعتبار:
التفاعل الغذائي بين الكائنات الحية - السلاسل والشبكات الغذائية
التفاعل بين الكائنات الحية وفيما بينها - المنافسة والتكاثر
تأثير البيئة على الكائنات الحية، وبالتالي تأثير الكائنات الحية على بيئتها
العلم الذي يدرس هذا المستوى هو علم البيئة
حسنا، المستوى الأخير هو الأعلى!
8. مستوى المحيط الحيوي لتنظيم الطبيعة الحية
ويشمل:
التفاعل بين مكونات الطبيعة الحية وغير الحية
التكاثر الحيوي
التأثير البشري - "العوامل البشرية"
دورة المواد في الطبيعة
5) النظام البيئي، أو النظام البيئي، هو الوحدة الوظيفية الأساسية في علم البيئة، لأنه يشمل الكائنات الحية و
البيئة غير الحية - المكونات التي تؤثر بشكل متبادل على خصائص بعضها البعض، والظروف اللازمة للحفاظ على الحياة بالشكل الموجود على الأرض. شرط النظام البيئيتم اقتراحه لأول مرة في عام 1935 من قبل عالم البيئة الإنجليزي أ. تانسلي.
وبالتالي، يُفهم النظام البيئي على أنه مجموعة من الكائنات الحية (المجتمعات) وموائلها، والتي تشكل، بفضل دورة المواد، نظامًا مستقرًا للحياة.
ترتبط مجتمعات الكائنات الحية بالبيئة غير العضوية عن طريق روابط المواد والطاقة الأقرب. لا يمكن للنباتات أن توجد إلا بسبب الإمداد المستمر بثاني أكسيد الكربون والماء والأكسجين والأملاح المعدنية. تعيش الكائنات غيرية التغذية على الكائنات ذاتية التغذية، ولكنها تحتاج إلى إمدادها بمركبات غير عضوية مثل الأكسجين والماء.
في أي موطن معين، فإن احتياطيات المركبات غير العضوية اللازمة لدعم حياة الكائنات الحية التي تعيش فيها لن تستمر طويلا إذا لم يتم تجديد هذه الاحتياطيات. تحدث عودة العناصر الغذائية إلى البيئة أثناء حياة الكائنات الحية (نتيجة التنفس والإفراز والتغوط) وبعد وفاتها نتيجة تحلل الجثث وحطام النباتات.
وبالتالي يشكل المجتمع نظاما معينا مع البيئة غير العضوية التي يميل فيها تدفق الذرات الناتج عن النشاط الحيوي للكائنات الحية إلى الانغلاق في دورة.
أرز. 8.1. هيكل التكاثر الحيوي ومخطط التفاعل بين المكونات
يستخدم مصطلح "التكاثر الحيوي" الذي تم اقتراحه في عام 1940 على نطاق واسع في الأدب الروسي. ب.نسوكاشيف.ووفقا لتعريفه، فإن التكاثر الحيوي هو "مجموعة من الظواهر الطبيعية المتجانسة (الغلاف الجوي والصخور والتربة والظروف الهيدرولوجية) على مدى معين من سطح الأرض، والتي لها خصوصية خاصة لتفاعلات هذه المكونات التي تتكون منها و نوع معين من تبادل المادة والطاقة بينها وبين الظواهر الطبيعية الأخرى، وتمثل وحدة جدلية متناقضة داخليًا، في حركة وتطور مستمرين.
في التكاثر الحيوي V.N. حدد سوكاشيف كتلتين: com.ecotop- مجموعة من شروط البيئة اللاأحيائية و التكاثر الحيوي- مجمل جميع الكائنات الحية (الشكل 8.1). غالبًا ما يُنظر إلى البيئة البيئية على أنها بيئة غير حيوية لا تتحول بواسطة النباتات (المجمع الأساسي لعوامل البيئة الفيزيائية الجغرافية)، والبيئة الحيوية عبارة عن مجموعة من عناصر البيئة اللاأحيائية المعدلة بواسطة أنشطة تكوين البيئة للكائنات الحية.
هناك رأي مفاده أن مصطلح "التكوين الحيوي" يعكس إلى حد كبير الخصائص الهيكلية للنظام الكلي قيد الدراسة، في حين أن مفهوم "النظام البيئي" يشمل في المقام الأول جوهره الوظيفي. في الواقع، لا يوجد فرق بين هذه المصطلحات.
تجدر الإشارة إلى أن الجمع بين بيئة فيزيائية وكيميائية محددة (منظار حيوي) مع مجتمع من الكائنات الحية (التكاثر الحيوي) يشكل نظامًا بيئيًا:
النظام البيئي = Biotope + التكاثر الحيوي.
يتم ضمان حالة التوازن (المستقر) للنظام البيئي على أساس دورات المادة (انظر الفقرة 1.5). وتشارك جميع مكونات النظم البيئية بشكل مباشر في هذه الدورات.
للحفاظ على تداول المواد في النظام البيئي، من الضروري أن يكون لديك مخزون من المواد غير العضوية في شكل قابل للهضم وثلاث مجموعات بيئية مختلفة وظيفيًا من الكائنات الحية: المنتجون والمستهلكون والمحللون.
المنتجينالكائنات ذاتية التغذية قادرة على بناء أجسامها باستخدام مركبات غير عضوية (الشكل 8.2).
أرز. 8.2. المنتجين
المستهلكون -كائنات غيرية التغذية تستهلك المواد العضوية من المنتجين أو المستهلكين الآخرين وتحولها إلى أشكال جديدة.
المحللونإنهم يعيشون على المواد العضوية الميتة، ويحولونها مرة أخرى إلى مركبات غير عضوية. هذا التصنيف نسبي، حيث أن المستهلكين والمنتجين أنفسهم يعملون جزئيًا كمحللات أثناء الحياة، ويطلقون منتجات التمثيل الغذائي المعدنية في البيئة.
من حيث المبدأ، يمكن الحفاظ على دورة الذرات في النظام دون رابط وسيط - المستهلكين، وذلك بفضل أنشطة مجموعتين أخريين. ومع ذلك، فإن مثل هذه النظم البيئية تحدث على سبيل الاستثناءات، على سبيل المثال، في تلك المناطق التي تتكون فيها المجتمعات من الكائنات الحية الدقيقة فقط. تلعب الحيوانات دورًا رئيسيًا في الحفاظ على وتسريع الهجرة الدورية للذرات في النظم البيئية.
يختلف حجم النظم البيئية في الطبيعة بشكل كبير. تختلف أيضًا درجة إغلاق دورات المادة التي يتم الحفاظ عليها فيها، أي. تكرار مشاركة نفس العناصر في الدورات. كنظم بيئية منفصلة، يمكننا أن نعتبر، على سبيل المثال، وسادة من الأشنات على جذع شجرة، أو جذعًا متحللًا مع سكانه، أو مسطحًا مائيًا صغيرًا مؤقتًا، أو مرجًا، أو غابة، أو سهوبًا، أو صحراء، أو المحيط بأكمله، وأخيرًا، كامل سطح الأرض الذي تشغله الحياة.
في بعض أنواع النظم البيئية، يكون نقل المادة خارج حدودها كبيرًا جدًا بحيث يتم الحفاظ على استقرارها بشكل أساسي من خلال تدفق نفس الكمية من المادة من الخارج، في حين أن الدورة الداخلية غير فعالة. وتشمل هذه الخزانات المتدفقة والأنهار والجداول والمناطق الواقعة على المنحدرات الجبلية شديدة الانحدار. تتمتع الأنظمة البيئية الأخرى بدورة أكثر اكتمالًا من المواد وتكون مستقلة نسبيًا (الغابات والمروج والبحيرات وما إلى ذلك).
النظام البيئي هو عمليا نظام مغلق. وهذا هو الفرق الأساسي بين النظم البيئية والمجتمعات والسكان، وهي أنظمة مفتوحة تتبادل الطاقة والمادة والمعلومات مع بيئتها.
ومع ذلك، لا يوجد نظام بيئي واحد على الأرض لديه دورة مغلقة تماما، حيث لا يزال يحدث الحد الأدنى من تبادل الكتلة مع الموائل.
النظام البيئي عبارة عن مجموعة من مستهلكي الطاقة المترابطين الذين يقومون بعمل للحفاظ على حالة عدم التوازن بالنسبة إلى موطنهم من خلال استخدام تدفق الطاقة الشمسية.
وفقا للتسلسل الهرمي للمجتمعات، تتجلى الحياة على الأرض أيضا في التسلسل الهرمي للنظم الإيكولوجية المقابلة. يعد تنظيم النظام البيئي للحياة أحد الشروط الضرورية لوجودها. كما ذكرنا سابقًا، فإن احتياطيات العناصر الحيوية اللازمة لحياة الكائنات الحية على الأرض بشكل عام وفي كل منطقة محددة من سطحها ليست غير محدودة. فقط نظام الدورات هو الذي يمكن أن يمنح هذه الاحتياطيات خاصية اللانهاية اللازمة لاستمرار الحياة.
فقط مجموعات الكائنات الحية المختلفة وظيفيًا يمكنها الحفاظ على الدورة وتنفيذها. إن التنوع الوظيفي والإيكولوجي للكائنات الحية وتنظيم تدفق المواد المستخرجة من البيئة إلى دورات هو أقدم خاصية للحياة.
من وجهة النظر هذه، يتم تحقيق الوجود المستدام للعديد من الأنواع في النظام البيئي بسبب الاضطرابات الطبيعية للموائل التي تحدث فيه باستمرار، مما يسمح للأجيال الجديدة باحتلال المساحة التي تم إخلاؤها حديثًا.
النظام البيئي (النظام البيئي)- الوحدة الوظيفية الأساسية للبيئة، والتي تمثل وحدة الكائنات الحية وبيئتها، والتي تنظمها تدفقات الطاقة والدورة البيولوجية للمواد. هذا هو المجتمع الأساسي للكائنات الحية وموطنها، أي مجموعة من الكائنات الحية التي تعيش معًا وظروف وجودها (الشكل 8).
أرز. 8. النظم البيئية المختلفة: أ - البركة في المنطقة الوسطى (1 - العوالق النباتية؛ 2 - العوالق الحيوانية؛ 3 - الخنافس السباحة (اليرقات والكبار)؛ 4 - صغار الكارب؛ 5 - رمح؛ 6 - يرقات المشيرونوميد (البعوض النطري)؛ 7 - البكتيريا 8 - حشرات النباتات الساحلية؛ ب - المروج (I - المواد غير الحيوية، أي المكونات غير العضوية والعضوية الرئيسية II - المنتجين (النباتات III) - المستهلكين الكبار (الحيوانات): أ - الحيوانات العاشبة (المهرات، فئران الحقل)؛ إلخ.)؛
من وجهة نظر وظيفية، فمن المستحسن تحليل النظام البيئي في الاتجاهات التالية:
1) تدفقات الطاقة
2) السلاسل الغذائية؛
3) هيكل التنوع الزماني المكاني.
4) الدورات البيوجيوكيميائية.
5) التنمية والتطور.
6) التحكم (علم التحكم الآلي) ؛
يمكن أيضًا تصنيف النظم البيئية حسب:
· بناء؛
· الإنتاجية.
· استقرار؛
أنواع النظم البيئية (حسب كوموف):
· تراكمي (المستنقعات المرتفعة)؛
· العبور (الإزالة القوية للمادة)؛
تنقسم جميع الكائنات الحية على هذا الكوكب إلى مجموعات وأنظمة مختلفة. يعلم علم الأحياء الطلاب عن هذا حتى في الصفوف الابتدائية بالمدرسة الثانوية. الآن أود أن أدرس بتفصيل كبير مستويات تنظيم الطبيعة الحية، وفي النهاية أقدم كل المعرفة المكتسبة في جدول قصير وسهل الفهم.
قليلا عن المستويات
بشكل عام، العلم لديه 8 مستويات من هذا القبيل. ولكن على أي مبدأ يحدث الانقسام؟ كل شيء بسيط هنا: كل مستوى لاحق يحتوي على جميع المستويات السابقة. أي أنها أكبر وأكثر أهمية وأكثر ضخامة واكتمالًا.
المستوى الأول - الجزيئي
تتم دراسة هذا المستوى بالتفصيل بواسطة البيولوجيا الجزيئية. ما الذي نتحدث عنه هنا؟ ما هي بنية البروتينات، وما هي الوظائف التي تؤديها، وما هي الأحماض النووية وعملها في علم الوراثة، وتخليق البروتين، والحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي (DNA) - المستوى الجزيئي مليء بكل هذه العمليات. ومن هنا تبدأ أهم عمليات الحياة لجميع الكائنات الحية: التمثيل الغذائي، وإنتاج الطاقة اللازمة للوجود، وما إلى ذلك. ويقول العلماء إن هذا المستوى لا يمكن أن يسمى حيًا، بل يعتبر كيميائيًا؛
المستوى الثاني - الخلوية
ما هو المثير للاهتمام حول المستوى الخلوي لتنظيم الطبيعة الحية؟ وهو يتبع الجزيئي، وكما يوحي الاسم، يتعامل مع الخلايا. تتم دراسة بيولوجيا هذه الجسيمات بواسطة علم يسمى علم الخلايا. الخلية نفسها هي أصغر جسيم غير قابل للتجزئة في جسم الإنسان. يتم هنا النظر في جميع العمليات التي ترتبط مباشرة بحياة الخلية.
المستوى الثالث - القماش
ويطلق الخبراء أيضًا على هذا المستوى اسم متعدد الخلايا. وهذا ليس مفاجئا. بعد كل شيء، الأنسجة في جوهرها عبارة عن مجموعة من الخلايا التي لها نفس البنية تقريبًا ووظائف مماثلة. إذا تحدثنا عن تلك العلوم التي تدرس هذا المستوى، فإننا نتحدث عن نفس الأنسجة، وكذلك الكيمياء النسيجية.
المستوى الرابع - الجهاز
بالنظر إلى مستويات تنظيم الطبيعة الحية، من الضروري أيضًا التحدث عن نظام الأعضاء. ما الذي يجعله مميزا؟ وهكذا، تشكل الأنسجة أعضاء في الكائنات متعددة الخلايا وعضيات في الكائنات وحيدة الخلية. العلوم التي تتناول هذه القضايا هي علم التشريح وعلم الأجنة وعلم وظائف الأعضاء وعلم النبات وعلم الحيوان.
وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه عند دراسة مستويات تنظيم الطبيعة الحية، يجمع الخبراء أحيانًا الأنسجة والكائنات الحية في فصل واحد. بعد كل شيء، فهي مرتبطة ارتباطا وثيقا مع بعضها البعض. في هذه الحالة، نحن نتحدث عن مستوى الأنسجة العضوية.
المستوى الخامس - عضوي
المستوى التالي يسمى "العضوي" في العلوم. وكيف تختلف عن سابقاتها؟ بالإضافة إلى حقيقة أنه يتضمن المستويات السابقة لتنظيم الطبيعة الحية، هناك أيضا تقسيم إلى ممالك - الحيوانات والنباتات والفطريات. ويشارك في العمليات التالية:
- تَغذِيَة.
- التكاثر.
- التمثيل الغذائي (وكذلك على المستوى الخلوي).
- التفاعل ليس فقط بين الكائنات الحية، ولكن أيضًا مع البيئة.
في الواقع، لا يزال هناك العديد والعديد من الوظائف. يتم التعامل مع هذا القسم من خلال علوم مثل علم الوراثة وعلم وظائف الأعضاء والتشريح والتشكل.
المستوى السادس - الأنواع السكانية
كل شيء بسيط هنا أيضًا. إذا كانت بعض الكائنات الحية متشابهة من الناحية الشكلية، أي أنها متطابقة تقريبًا في البنية ولها نمط وراثي مماثل، فإن العلماء يجمعونها في نوع واحد أو مجموعة واحدة. العمليات الرئيسية التي تحدث هنا هي التطور الكبير (أي التغيرات في الجسم تحت تأثير البيئة)، وكذلك التفاعل مع بعضها البعض (يمكن أن يكون هذا صراعًا من أجل البقاء أو التكاثر). تدرس البيئة وعلم الوراثة هذه العمليات.
المستوى السابع - التكاثر الحيوي
من الصعب نطق الاسم، ولكنه بسيط للغاية. يأتي من كلمة التكاثر الحيوي. نحن هنا نفكر بالفعل في عمليات متعددة يحدث فيها تفاعل الكائنات الحية. نحن نتحدث أيضًا عن سلاسل الغذاء والمنافسة والتكاثر والتأثير المتبادل للكائنات الحية والبيئة على بعضها البعض. يتم التعامل مع هذه القضايا من خلال علم البيئة.
المستوى الأخير الثامن هو المحيط الحيوي
هنا يتم استدعاء علم الأحياء لحل جميع المشاكل العالمية. بعد كل شيء، في جوهرها، المحيط الحيوي هو نظام بيئي ضخم، حيث يحدث تداول العناصر والمواد الكيميائية، وعمليات تحويل الطاقة لضمان حياة جميع أشكال الحياة على الأرض.
استنتاجات بسيطة
بعد النظر في جميع مستويات التنظيم الهيكلي للطبيعة الحية، وكما أصبح من الواضح أن هناك 8 مستويات، يمكن للمرء أن يتخيل صورة لجميع أشكال الحياة على الأرض. بعد كل شيء، فقط من خلال تنظيم معرفتك، يمكنك فهم جوهر ما تم وصفه أعلاه بدقة.
عضوي | سواء فرد أو كائن حي | تحدث عمليات التمايز |
الأنواع السكانية | سكان | تحدث عمليات تغيير النمط الجيني في هذه الفئة من السكان |
المحيط الحيوي الحيوي | التكاثر الحيوي | هناك دورة من المواد |
الوراثية الجزيئية | النشاط - نقل المعلومات الوراثية داخل الخلايا |
ما هي أسهل طريقة لتخيل مستويات تنظيم الطبيعة الحية؟ الجدول هو ما يوضح تماما أي مادة. ولكن لتسهيل الفهم، غالبًا ما يضع العلماء في الجدول المستويات الأربعة المجمعة المذكورة أعلاه فقط.
هناك ثمانية مستويات في تنظيم الحياة البرية. كل واحدة لاحقة تتضمن بالضرورة السابقة. كل مستوى له هيكله وخصائصه الخاصة.
