Разнообразие живых организмов

Живой организм – это любая форма жизнедеятельности. Живой организм является дискретной самовоспроизводящейся открытой системой, связанной со средой обменом вещества, энергии и информации.

В живой природе практически бесконечное разнообразие возникает на основе сочетания немногих элементов. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в состав объектов неживой природы, но их количественное соотношение неодинаково. Только с двумя простыми окислами Н2О и СО2 и молекулярным кислородом связано подавляющее большинство суммарных реакций обмена веществ между организмами и средой. Только на 7 элементов – углерод, кислород, водород, азот, серу, фосфор и кальций – приходится более 99 % состава всех живых существ – от вирусов до человека. Шесть первых из них, слагающих всю органику земной природы, называютбиогенными элементами. Их соединения образуют несколько десятков низкомолекулярных природных биомономеров (аминокислот, нуклеотидов, жирных кислот, сахаров) и других органических веществ, различные сочетания которых, в свою очередь, дают уже огромное число высокомолекулярных биополимеров.

Многочисленность и разнообразие природных биологических форм хорошо известно. В настоящее время на основании морфологических и биохимических различий надежно идентифицировано более 1,7 млн. видов организмов: около 50 тыс. видов бактерий, почти 100 тыс. грибов, 300 тыс. растений, 1300 тыс. животных, в том числе более 1 млн. насекомых и 50 тыс. видов позвоночных животных. Ежегодно фиксируется еще около 10 тысяч новых видов. Существуют основания считать, что за счет большого числа неидентифицированных низших форм (бактерий, грибов, червей, членистоногих) фактическое общее число видов может быть в 3-5 раз больше. Следует также учитывать, что многие виды образуют подвиды и разновидности, заметно различающиеся по ряду признаков. В пределах вида, даже не считая отличий по полу, возрасту, фазе развитии, по-своему разнообразны и отдельные организмы. А их на планете, по некоторым оценкам, от 1026 до 1030 -  больше, чем капель в океане.

Планы строения, типы симметрии, анатомия и архитектоника органов, окраска, формы движения, поведение, особенности размножения – все это эволюционно, генетически, экологически обусловлено, определяет выбор специфических комплексов условий среды и распространение растений и животных. Жизнь можно встретить и в горячих источниках, и в вечных льдах, в глубочайших безднах океана и на вершинах гор, в подземных водах и в безводных пустынях. Существует отчетливый градиент биоразнообразия – от максимума равнинных тропиков до минимума высоких гор и полярных областей. Ведущим фактором увеличения разнообразия считается устойчивость климата.

На нашей планете существует огромное множество организмов со своими индивидуальными признаками, разнообразием форм и размеров. Размеры растений варьируют от микроскопических одноклеточных плавающих растений (фитопланктон) с массой не более 10-13 г до самых больших из всех живых организмов – деревьев секвойя и эвкалиптов, достигающих высоты 150 м и веса 1000 т (дистанция в 22 порядка!). Гигантские морские водоросли имеют длину до 300 м. Размеры животных могут изменяться от размеров мельчайшего плавающего зоопланктона (который питается фитопланктоном)  до размеров 30-метрового голубого кита, имеющего массу 150 т, т.е. в сто миллионов раз тяжелее. 

Биоэкологические границы жизни также чрезвычайно широки. Есть бактерии, которые могут пребывать в жидком водороде (-252 оС) в течение 25 часов, а двухсотградусный мороз они могут выносить в течение многих месяцев. Споры некоторых грибов остаются живыми при нагревании до +180 оС (в сухой среде). Диапазон давления, при котором возможна жизнь, поражает воображение – от 9 тыс. атмосфер (дрожжи) до давления в открытом Космосе (10 мм рт. ст.) – семена и споры. Иные виды бактерий преспокойно здравствуют в водах атомных реакторов, получая дозу облучения в 2-3 млн. радов (естественный фон – до 1 рада в год). Жизнь есть в рассолах с концентрацией солей до 250 г/л. Некоторые грибки могут жить в насыщенном растворе сулемы (сильнейший яд) и в 10 %-ом растворе серной кислоты. Анаэробные бактерии способны обходиться без кислорода. Микроорганизмы встречаются в подземных водах, в скважинах на глубинах до 2 км.

Однако нижняя граница жизни лимитируется, видимо, температурой; её можно провести по изотерме +100 оС. В положении верхней границы решающую роль играют не термические условия, а озоновый слой, расположенный на высоте 25-35 км, который задерживает губительное ультрафиолетовое излучение.

Однако оптимальные условия для активной жизни находятся в довольно узких пределах: большинство биохимических реакций происходит в температурном интервале от 0 до +50 оС.

Почти всё живое вещество сконцентрировано в слое мощностью всего 100-200 м (самые высокие эвкалипты поднимаются до 150 м, нижняя граница фотосинтеза в море лежит на глубине 200 м). Таким образом, толщина «пленки жизни», обволакивающей земной шар, очень мала по сравнению с расстоянием между верхней и нижней границами присутствия жизни.

Органический мир суши в видовом отношении более разнообразен, чем органический мир водной среды. Если число видов сухопутных животных составляет 93 %, то водных только 7 %. Среди растений встречается аналогичное соотношение: 92 % видов относится к наземным и 8 % к водным. Приведённые данные определенно свидетельствуют о том, что возможности для видообразования на суше были более благоприятными, чем в водной среде.


Лекция добавлена 22.05.2012 в 01:32:00