Помимо России, к числу таких стран относят
США, Японию, Германию, Китай, Индию, Индонезию и Бразилию.
Несмотря на печальные последствия проводившихся преобразований
природы и длительного экстенсивного развития,
в России сохранились достаточно большие нетронутые деятельностью
человека экосистемы (в основном на севере
и в Сибири).
По современным данным ООН Россия находится на четвертом
месте в мире по видовому разнообразию наземных экосистем.
Она имеет 99 заповедников и 33 национальных парка (к сожалению,
занимающих всего 2% территории страны). Это —
наследство будущих поколений россиян, шанс на сохранение
жизнеспособности страны.
По другим важнейшим показателям состояния природной
среды и человеческой популяции в России, а именно по средней
продолжительности жизни и по показателю здоровья населения,
страна находится на значительно более низком уровне.
Экономические и социальные кризисы последних лет, низкая
культура производства привели к тому, что по показателю здоровья
населения Россия занимает 35—40-е место, по средней
продолжительности жизни женщин — 100-е, а мужчин — 135-е
место в мире.
Здоровье природной среды и здоровье населения России
необходимо внести в число приоритетов государственной политики
нашей страны. Столь же необходимо грамотное отношение
к проблемам здоровья каждого отдельного человека.
Именно эти обстоятельства послужили причиной введения
в программы общего обязательного образования вузов России
самостоятельной дисциплины «Экология».
30 Глава 1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИИ
Контрольные вопросы и задания
1.1. Что такое экология? Кто ввел в науку термин «экология»?
1.2. Перечислите этапы исторического развития экологии как науки.
Какова роль отечественных ученых в ее становлении и развитии?
1.3. Кто был основателем научной систематики растений и животных?
1.4. В чем особенности современных представлений об экологии?
1.5. Какой вклад в развитие экологии внесли ученые древнего мира?
1.6. Когда впервые люди получили мощный рычаг воздействия
на природу?
1.7. Почему каждому члену общества необходима экологическая
культура и экологическое образование?
1.8. Чем отличается биоцентрическое и антропоцентрическое мировоззрения
в экологии?
1.9. Каковы основные причины конфликта между обществом и природой
в современных условиях?
1.10. Почему возрос общественный интерес к экологии в конце
XX в.?
ГЛАВА
ОРГАНИЗМ
И СРЕДА ОБИТАНИЯ
Жизнь — активное поддержание и самовоспроизведение
специфической структуры, идущее с затратой полученной
извне энергии. Жизнь на Земле существует в виде отдельных
организмов, и независимо от строения и размеров, организмы
всегда обособлены от окружающей их среды, при этом постоянно
находятся во взаимодействии с ней.
Для живого характерен ряд свойств, которые в совокупности
«делают» живое живым. Такими свойствами являются
самовоспроизведение, целостность и дискретность, рост и развитие,
обмен веществ и энергии, наследственность и изменчивость,
раздражимость, движение, внутренняя регуляция, специфичность
взаимоотношений со средой.
Живой организм — целая биологическая система, состоящая
из взаимозависимых и соподчиненных элементов, взаимоотношения
которых и особенности строения определены их функционированием
как целого. Главные отличия живых организмов —
способность к саморегуляции (сохранению строения, состава
и свойств) и способность к самовоспроизведению (многократному
повторению своих характеристик в поколениях). По определению
акад. М. В. Волькенштейна «Живые тела, существующие
на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся
и самовоспроизводящиеся системы, построенные из
биополимеров — белков и нуклеиновых кислот».
Клетка — основная структурно-функциональная единица всех
живых организмов, элементарная живая система. Она может существовать
как отдельный организм (бактерии, простейшие,
некоторые водоросли и грибы), так и в составе тканей многоклеточных
организмов. Лишь вирусы представляют собой неклеточные
формы жизни.
Со времен Аристотеля организмы прежде всего подразделяют
на растения и животных, клетки которых принципиально
одинаковы. В современной науке — систематике, описываю-
2
32 Глава 2. ОРГАНИЗМ И СРЕДА ОБИТАНИЯ
щей все разнообразие живой природы, выделяют ряд таксонов
1, наиболее крупные из которых — бактерии, простейшие,
грибы, растения и животные; в пределах каждого царства —
типы, классы и более мелкие таксоны — группы организмов,
различающихся по структуре тела и органов и по способам осуществления
жизненных функций.
Тем не менее большинство современных ученых признает
необходимость выделения таксона более высокого ранга. Это,
во-первых, прокариоты (от лат. pro — перед, раньше, вместо и
греч. karyon — ядро) — только одноклеточные организмы, не
имеющие истинного ядра, ограниченного мембраной. К ним
относятся бактерии, включая архе- и цианобактерии. Аналогом
ядра служит структура, состоящая из белков, дезоксири-
бонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК) кислот. Они
лишены хлоропластов, митохондрий и аппарата Гольджи.
Во-вторых, это эукариоты — одно- и многоклеточные организмы,
имеющие в клетках истинное ядро. К ним относятся все
остальные организмы. Деление на прокариотов и эукариотов
характерно и для самых древних организмов.
2.1. Состав клетки
Живые тела наряду с веществами, распространенными
в неживой природе, содержат множество веществ, характерных
только для живых организмов (табл. 2.1).
Таблица 2. 1
Химический состав клетки (%)
Неорганические соединения
Вода
Неорганические
вещества
70—80
1,0—1,5
Органические соединения
Белки
Углеводы
Липиды (жиры)
Нуклеиновые кислоты
АТФ1 и другие низкомолекулярные
органические
вещества
10—20
0,2—2,0
1,0—5,0
1,0—2,0
0,1—0,5
АТФ — аденозинтрифосфорная кислота.
Таксон — группа организмов, связанных той или иной степенью
родства и достаточно обособленная, чтобы ей можно было присвоить определенную
таксономическую категорию какого-либо ранга (вид, род, семейство
и т. д.).
2.1. Состав клетки 33
Из числа существующих на Земле химических элементов
всеми необходимыми свойствами для того, чтобы быть структурными
компонентами живого вещества, обладают лишь
соединения углерода. Уникальная способность углерода создавать
углерод-углеродные связи, составлять полимерные цепи
и кольца, содержащие как одинарные, так и кратные углерод-
углеродные химические связи, позволяет образовывать
огромное количество разнообразных органических соединений.
Подобным свойством образовывать химические связи с самим
собой обладают еще два элемента — сера и кремний, однако
они сильно уступают углероду. В результате построение
живого вещества на основе преимущественно серы или кремния
невозможно. Тем не менее кремний- и серосодержащие
органические соединения в живой природе многочисленны
и играют важную роль.
Среди неорганических веществ, входящих в состав клетки,
первое место занимает вода. Ее роль чрезвычайно велика:
большинство химических процессов протекает только в водных
растворах, вода обеспечивает терморегуляцию, многие вещества
поступают в клетку и выводятся из нее в виде водных
растворов.
Биогенные элементы — химические элементы, постоянно
входящие в состав организмов и необходимые им для жизнедеятельности.
В составе живого вещества более 70 элементов периодической
системы Д. И. Менделеева, причем больше всего
(около 98% по массе) в клетках кислорода, водорода и углерода.
К числу так называемых «универсальных» элементов (присутствующих
в клетках всех организмов) относятся азот, кальций,
калий, фосфор, магний, сера, хлор, натрий.
Свыше 30 металлов (Al, Fe, Си, Mn, Zn, Mo, Co, Ni,
Sr, Se, As и др.) и неметаллов (I, Br, F, В), содержащихся
в клетках в малых количествах (обычно тысячные доли процента
и ниже) и исключительно необходимых для жизнедеятельности
клеток (см. закон Ю. Либиха в разд. 3.2.1), называют
микроэлементами.
Сравнение химического состава живого и косного вещества
Земли — земной коры и вод Мирового океана показывает
несоответствие распространенности химических элементов в
косных компонентах и живом веществе (рис. 2.1, а—г). Так,
в земной коре содержание углерода в 70 раз ниже, чем в живом
веществе, а кремния, наоборот, намного больше.
2 Экология
34 Глава 2. ОРГАНИЗМ И СРЕДА ОБИТАНИЯ
мг/кг
105
104
103
ю2
ю1
мг/кг
105
ю4
103
ю2
ю1
мг/кг
ю5
ю4
103
ю2
ю1
а)
мг/кг
Ю5
Ю4
103
ю2
ю1
Н О С N Са К Si Mg P S Al Na Fe CI
г)
Рис. 2.1. Распространенность химических элементов в живом веществе
(а), атмосфере (б), гидросфере, литосфере (е) (по В.