Геологические эры и эволюция жизни. Разновидности живых организмов. Особенности растительного и животного мира. Адаптация живых организмов. Взаимосвязь живых организмов

Геологические эры и эволюция жизни. Эволюцию жизни невозможно понять без эволюции Земли, и наоборот. Владимир Ковалевский положил эволюционную теорию в основу палеонтологии – науки об ископаемых организмах.

Первые следы органических относятся к протерозойской геологической эре, охватывающей огромный промежуток времени – 700 млн лет. Земля была почти сплошь покрыта океаном. Обитали: бактерии, простейшие водоросли, примитивные морские животные. Эволюция тогда шла настолько медленно. В палеозойскую эру (продолжительностью около 365 млн лет) эволюция шла уже более быстрыми темпами. Образовались большие пространства суши, на которой появились наземные растения (папоротники). Морские животные усовершенствовались - образовались огромные панцирные рыбы. В каменноугольном (карбоновом) периоде, на который падает расцвет палеозойской фауны и флоры, появились земноводные. А в пермский период – пресмыкающиеся. Еще быстрее животный и растительный мир Земли стал развиваться в мезозойскую эру. Пресмыкающиеся стали господствовать на суше. Появились и первые млекопитающие – сумчатые. Всеобщее распространение получили хвойные деревья, возникли разнообразные птицы и млекопитающие.

Около 70 млн лет назад наступила кайнозойская эра. Виды млекопитающих и птиц совершенствовались. В растительном мире главенствующая роль перешла к цветковым. Сформировались виды животных и растений, которые обитают на Земле и сейчас. С возникновением человека около 2 млн лет назад начинается нынешний период кайнозойской эры – четвертичный, или антропоген. Человек – в геологическом масштабе времени – совершенный младенец. Что такое 2 млн лет для природы? Эволюция живого продолжается, но уже под влиянием человека.

Разновидности живых организмов. К животным обычно относят такие живые существа, которые питаются готовыми органическими соединениями, синтезируемыми зелеными растениями. Первая группа объединяет так называемые простейшие, или одноклеточные организмы (например, жгутиковые, инфузории и т. п.), вторая – многоклеточные (все остальные).

Большинство растений получают необходимые для жизни вещества в результате «поглощения» минеральных соединении. Так называемые зольные (неорганические) элементы питания они «всасывают» с помощью корневой системы.

Все живые существа – животные и растения – состоят из клеток. Из клеток строятся ткани, из тканей – различные органы и системы. Клетки животных и растительных организмов имеют примерно одинаковое строение. Важнейшей их частью является ядро. Удаление ядра из клетки приводит к ее гибели. Ядро клетки окружено полужидкой субстанцией – цитоплазмой. Цитоплазма почти всех растений содержит небольшие белковые тельца – пластиды. В них заключен хлорофилл – вещество, придающее растениям зеленую окраску.

В XVIII в. появилась классификация существ, не потерявшая своего значения до сих пор. Ее предложил великий шведский ученый-систематик Карл Линней (1707–1778).

Адаптация живых организмов. Голод, несчастные случаи, стихийные бедствия, болезни, уничтожение одних видов другими – все вместе взятые причины такого рода называют сопротивлением среды. Каждый вид должен был выработать такие качества, которые позволяли бы ему преодолевать сопротивление среды. На протяжении миллионов или даже миллиардов лет возникала адаптация – приспособленность к окружающим условиям, или та знаменитая «целесообразность», которая поражает воображение и кажется порой сверхъестественной.

Взаимозависимость живых организмов. Группу организмов, относящуюся к одному или близким видам и занимающую определенную область, в экологии называют популяцией. Популяции входят в состав биоценозов – совокупностей растительных и животных организмов, населяющих участок среды обитания Каналы, по которым через сообщества постоянно протекает энергия, называются цепями питания. Классический пример экосистемы – озеро или пруд.

Живые элементы могут быть разделены на группы. Первая группа – растения, создающие органические соединения из простых неорганических веществ. Энергию для этого синтеза они получают от Солнца. Вторая группа – организмы-потребители. Среди них – так называемые первичные потребители, которые питаются растениями, и вторичные – плотоядные, питающиеся первичными потребителями. Наконец, третья группа организмов – бактерии и грибы, разлагающие органические соединения, останки умерших организмов до простых неорганических веществ, используемых потом зелеными растениями. Так в каждой экосистеме совершается круговорот веществ.

Человек-феномен природы. Физиологические особенности человека. Мозг человека – материальный носитель разума. Психология человека. Социологические аспекты. Эстетическое восприятие и красоты природы. Жизнеобеспечение человека.

Физиологические особенности человека. С биологической точки зрения появление человека разумного – вполне ординарное событие. Но человек – носитель разума, мысли, это особый феномен природы. Научная мысль – это созданный человеком разумным на определенной стадии его развития независимый от отдельной особи коллективный аппарат сбора, накопления, обобщения и хранения знания. И только человек в состоянии использовать данный аппарат для решения своих практических проблем. Научная мысль в сочетании с трудовой деятельностью человека стала великой геологической силой, способной преобразовать биосферу.

Преимущество человека перед другими высшими животными должно быть закреплено в материальном носителе разума – мозге. Выяснено, что простейшей структурной единицей мозга служит не нервная клетка (нейрон), как считалось раньше, а структурный ансамбль таких клеток со сложными, но фиксированными разветвлениями взаимосвязей. Строение ансамблей нервных клеток, их связи в мозгу программируются генетическим аппаратом. Генетический потенциал ограничен во времени жесткими возрастными рамками. Если сроки пропущены, потенциал погаснет, а человек остается на уровне того же примата.

Социологические аспекты. Человек как субъект отношений и сознательной деятельности представляет собой личность. Личность – неотъемлемая составляющая общества. Проблемы взаимоотношений личности и общества, а также закономерности массового поведения людей изучает социология. Как ни резко различаются между собой люди, их объединяет общая цель – стремление к самосохранению. Такая цель рождает страсти, составляющие своего рода пружину поступков людей; они управляют поведением людей с такой же математической точностью, как физические силы определяют движение природных тел.

Эстетическое восприятие и красота природы. В человеке от природы заложена удивительная способность творить красоту. Человек способен эстетически воспринимать волнующие своей красотой явления природы, прекрасное и безобразное, трагическое и комическое, величественное и низменное в общественной жизни. Эстетическое сознание выражается множеством категорий: удовольствие, наслаждение, очарование, восторг, упоение и т. п.

Жизнеобеспечение человека. Одна из важнейших составляющих жизнеобеспечения – производство и потребление продуктов питания. По некоторым оценкам, к концу столетия число людей, находящихся на грани голодной смерти, достигнет 650 млн, а это означает, что пропитание населения – важнейшая проблема современного человечества. Она касается не только тех, кто голоден и недоедает и менее всего способен ее решить, но и в значительной степени тех, кто может предложить рациональные способы решения данной проблемы, основанные на достижениях естествознания, и в первую очередь биохимии, микробиологии и других наук. Эти науки, во-первых, могут способствовать увеличению производства продуктов питания и, во-вторых, предоставить безопасные средства для индивидуального ограничения рождаемости.

Не вызывает сомнения, что производство продовольственных продуктов нельзя существенно увеличить только за счет освоения новых земель. Поэтому реальное увеличение мировых продовольственных ресурсов может быть достигнуто, в первую очередь, за счет совершенствования технологии производства и повышения качества хранения продуктов питания, сохранения питательных веществ в почве, обеспечения водой поливных земель, повышении эффективности использования солнечной энергии в естественном фотосинтезе и т. п.

Перспективы увеличения продовольственных ресурсов. Средства сохранения здоровья. Продление жизни организма. Механизм старения и продолжительность жизни. Поиск средств против старения. Формирование ноосферы.

Перспективы увеличения продовольственных ресурсов. К настоящему времени, когда практически все пахотные земли освоены, нужно решать данную проблему другими путями, многие из которых только сейчас начинают развиваться на базе последних достижений естествознания и в первую очередь микробиологии. Современные естественно-научные средства дают возможность изучить на молекулярном уровне влияние на живые системы различных веществ, которые приводят к увеличению производства продуктов питания. К таким веществам относят гормоны, феромоны, защитные и питательные вещества. Существенным фактором производства продуктов питания является контроль за вредителями.

Средства сохранения здоровья. Лекарственные препараты от различных заболеваний известны с давних времен, но лишь в последние 100 лет благодаря развитию биохимии и микробиологии появилось более 95% всех лекарств. Участвуя в большинстве химических превращений, происходящих в живых организмах, ферменты формируют химических посредников, регулирующих такие превращения. Посредники называются гормонами и медиаторами.

Продление жизни организма. Старение любого организма, в том числе организма человека, воспринимается чаще всего как естественный и неизбежный процесс. Предполагается, что процесс старения обусловливается нарушением в организме ферментативных реакций, вызываемым различными отклонениями в гормональной системе управления. Продление жизни достигается при действии аминокислот (цистеина), некоторых витаминов, анаболических стероидов, необходимых для синтеза белков в организме, и других веществ. Однако подобные результаты для организма человека пока неизвестны.

Старение и продолжительность жизни. Еще в начале XX в. физиологи обратили внимание на то, что крупные млекопитающие живут дольше, чем мелкие. Интенсивность обмена веществ и общее потребление кислорода зависят от размера животного. Сама по себе молекула кислорода и продукт ее полного восстановления – вода – не токсичны. Однако восстановление кислорода сопровождается образованием повреждающих клетки продуктов: супероксидного анион-радикала, перекиси водорода и гидроксильного радикала. Их называют активными формами кислорода. Известна и положительная роль активных форм кислорода – они способны защищать организм от микробов и даже от некоторых опухолей. Но все же их повышенное содержание приводит к разрушению клеток.

Большая продолжительность жизни женщин (в среднем на 10 лет) связана с более низкой интенсивностью обмена веществ. Феномен долгожительства в горных районах также объясняется меньшей интенсивностью обмена веществ у людей, живущих в условиях с пониженным содержанием кислорода.

В современном понимании процесс старения запрограммирован генетически.

Возрастное ослабление организма обусловливается ухудшением работоспособности составляющих его клеток. Исследования показали, что с каждым клеточным делением уменьшаются теломеры – особые хромосомные структуры, расположенные на концах клеточных хромосом. Такое уменьшение теломеры приводит к старению клеток.

Формирование ноосферы. В.И. Вернадский назвал трансформированную биосферу ноосферой. Мысль стала мощнейшим геологическим фактором: как только сформировалось научное проявление мысли, оно стало строить и направлять техническую работу человека, переделывающую биосферу. «Создание ноосферы из биосферы есть природное явление, более глубокое и мощное в своей основе, чем человеческая история. Оно требует проявления человечества, как единого целого», – писал В.И. Вернадский.

Развитие научной мысли резко ускорило свой темп в последние столетия. В настоящее время можно говорить о взрыве научного творчества, что непосредственно связано с переходом биосферы в ноосферу. Ноосфера как высокоорганизованное состояние биосферы может возникнуть и существовать при условии, что дальнейший процесс ее развития протекает сознательным путем, направляется и организуется научной мыслью.