logo
общ

2. Живое вещество биосферы

Длительное время считалось, что живое отличается от неживоготакими свойствами, как обмен веществ, подвижность, раздражимость,рост, размножение, приспособляемость. Однако порознь все эти свойствавстречаются и среди неживой природы, а, следовательно, не могутрассматриваться как специфические свойства живого.

Особенности живого Б.М.Медников (1982) сформулировал в видеаксиом теоретической биологии:

1. Все живые организмы оказываются единством фенотипа ипрограммы для его построения (генотипа), передающейся по наследству изпоколения в поколение (аксиома А.Вейсмана).

  1. Генетическая программа образуется матричным путем. В качествематрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется генпредшествующего поколения (аксиома Н.К.Кольцова).

  2. В процессе передачи из поколения в поколение генетическиепрограммы в результате различных причин изменяются случайно и ненаправлено, и лишь случайно такие изменения могут оказаться удачными вданной среде (1-я аксиома Ч.Дарвина).

  3. Случайные изменения генетических программ при становлениифенотипа многократно усиливаются (аксиома Н.В.Тимофеева-Ресовского).

5. Многократно усиленные изменения генетических программподвергаются отбору условиями внешней среды (2-я аксиома Ч.Дарвина).

Из данных аксиом можно вывести все основные свойства живойприроды и в первую очередь такие, как дискретность и целостность - двафундаментальных свойства организации жизни на Земле. Среди живыхсистем нет двух одинаковых особей, популяций и видов. Эта уникальностьпроявления дискретности и целостности основана на явленииконвариантной редупликации.

Конвариантная редупликация (самовоспроизведение с изменениями)осуществляется на основе матричного принципа (сумма трех первыхаксиом). Это, вероятно, единственное специфическое для жизни, визвестной для нас форме ее существование на Земле, свойство. В основеего лежит уникальная способность к самовоспроизведению основныхуправляющих систем (ДНК, хромосом, генов).

Редупликация определяется матричным принципом (аксиомаН.К.Кольцова) синтеза макромолекул.

Способность к самовоспроизведению по матричному принципу,молекулы ДНК смогли выполнить роль носителя наследственностиисходных управляющих систем (аксиома А.Вейсмана). Конвариантнаяредупликация означает возможность передачи по наследству дискретныхотклонений от исходного состояния (мутаций), предпосылки эволюциижизни.

Живое вещество по своей массе занимает ничтожную долю посравнению с любой из верхних оболочек земного шара. По современнымоценкам, общее количество массы живого вещества в наше время равно2420 млрд. тонн. Эту величину можно сравнить с массой оболочек Земли,в той или иной степени охваченных биосферой.

По своему активному воздействию на окружающую среду живоевещество занимает особое место и качественно отличается от другихоболочек земного шара, так же, как живая материя отличается от мертвой

В.И.Вернадский подчеркивал, что живое вещество - самая активнаяформа материи во Вселенной. Оно проводит гигантскую геохимическуюработу в биосфере, полностью преобразовав верхние оболочки Земли завремя своего существования. Все живое вещество нашей планеты

составляет 1/11000000 часть массы всей земной коры. В качественном жеотношении живое вещество представляет собой наиболее организованнуючасть материи Земли.

При оценке среднего химического состава живого вещества, поданным А.П.Виноградова (1975), В.Лархера (1978) и др., главныесоставные части - это элементы, широко распространенные в природе(атмосфера, гидросфера, космос) - водород, углерод, кислород, азот,фосфор и сера.

Живое вещество биосферы состоит из наиболее простых и наиболеераспространенных в космосе атомов.

Средний элементарный состав живого вещества отличается отсостава земной коры высоким содержанием углерода. По содержаниюдругих элементов живые организмы не повторяют состава среды своегообитания. Они избирательно поглощают элементы, необходимые дляпостроения их тканей. В процессе жизнедеятельности организмы

используют наиболее доступные атомы, способные к образованиюустойчивых химических связей. Как уже отмечалось, водород, углерод,кислород, азот, фосфор и сера являются главными химическимиэлементами земного вещества и их называют биофильными. Их атомысоздают в живых организмах сложные молекулы в сочетании с водой иминеральными солями. Эти молекулярные образования представленыуглеводами, липидами, белками и нуклеиновыми кислотами.Перечисленные виды живого вещества находятся в организмах в тесномвзаимодействии. Окружающий нас мир живых организмов биосферыпредставляет собой сочетание различных биологических систем разнойструктурной упорядоченности и разного организационного уровня. В связис этим выделяют разные уровни существования живого вещества:

1. Молекулярный - самый низкий уровень, на котором биологическая

система проявляется в виде функционирования биологически активныхкрупных молекул - белков, липидов, нуклеиновых кислот, углеводов. Сэтого уровня наблюдаются свойства, характерные исключительно дляI иной материи: обмен веществ, протекающий при превращении лучистойи химической энергии, передача наследственности с помощью ДНК иРНК. Этому уровню свойственна устойчивость структур в поколениях.

  1. Клеточный - уровень, на котором биологически активныемолекулы сочетаются в единую систему. В отношении клеточнойорганизации все организмы подразделяются на одноклеточные имногоклеточные.

  2. Тканевый - уровень, на котором сочетание однородных клетокобразует ткань. Он охватывает совокупность клеток, объединенныхобщностью происхождения и функций.

  3. Органный - уровень, на котором несколько типов тканейфункционально взаимодействуют и образуют определенный орган.

5. Организменный - уровень, на котором взаимодействие рядаорганов сводится в единую систему индивидуального организма ипредставлен определенными видами организмов.

6. Популяционно-видовой, где существует совокупностьопределенных однородных организмов, связанных единствомпроисхождения, образом жизни и местом обитания. Нас этом уровнепроисходят элементарные эволюционные изменения в целом.

  1. Биоценоз и биогеоценоз (экосистема) - более высокий уровеньорганизации живой материи, объединяющий разные по видовому составуорганизмы. В биогеоценозе они взаимодействуют друг с другом наопределенном участке земной поверхности с однородными абиотическимифакторами.

  2. Биосферный - уровень, на котором сформировались природнаясистема наиболее высокого ранга, охватывающая все проявления жизни впределах нашей планеты. На этом уровне осуществляются все глобальныекруговороты веществ и энергии, связанные с жизнедеятельностьюорганизмов.

По способу питания живые организмы подразделяются на:автотрофные и гетеротрофные.

Автотрофными (от греческого "авто" - сам, "троф" - кормиться,питаться) называют организмы, берущие необходимые им для жизнихимические элементы из окружающей их косной материи и не требующиедля построения своего тела готовых органических соединений другогоорганизма. Основной источник энергии, используемый автотрофами, -Солнце.

Автотрофы подразделяются на фотоавтотрофы м и хемоавтотрофы.Фотоавтотрофы используют в качестве источника энергии солнечный свет,хемоавтотрофы используют энергию окисления неорганических веществ.

К автотрофным организмам относятся водоросли, наземные зеленыерастения, бактерии, способные к фотосинтезу, а также некоторыебактерии, способные окислять неорганические вещества (хемоавтотрофы).Автотрофы являются первичными продуцентами органического веществав биосфере.

Гетеротрофы (от греческого "гетер" - другой) - организмы,нуждающиеся для своего питания в органическом веществе, образованномдругими организмами. Гетеротрофы способны разлагать все вещества,образуемые автотрофами, и многие из тех, что синтезирует человек.

Живое вещество устойчиво только в живых организмах, оностремится заполнить собой все возможное пространство. "Давлениемжизни" называл данное явление В.И.Вернадский.

На Земле из существующих живых организмов наибольшей силойразмножения обладает гриб-дождевик гигантский. Каждый экземплярданного гриба может дать до 7,5 млрд. спор. Если каждая спора послужила

бы началом новому организму, то объем дождевиков уже во второмпоколении в 800 раз превысил размеры нашей планеты.

Таким образом, наиболее общее и специфическое свойство живого -способность к самовоспроизведению, конвариантной редупликации наоснове матричного принципа. Эта способность вместе с другимиособенностями живых организмов и определяет существование основныхуровней организации живого. Все уровни организации жизни находятся всложном взаимодействии как части единого целого. На каждом уровнедействуют свои закономерности, определяющие особенности эволюциивcex форм организации живого. Способность к эволюции выступает какатрибут жизни, непосредственно вытекающий из уникальной способностиживого к самовоспроизведению дискретных биологических единиц.Специфические свойства жизни обеспечивают не только воспроизведениесебе подобных (наследственности), но и необходимые для эволюцииизменения самовоспроизводящих структур (изменчивость).