§7. Подведём итоги. Земля — планета, несущая жизнь

Определения и обозначения

Живая система — организм или совокупность организмов, обладающих признаками живого и способных поддерживать своё существование. К таким признакам относят обмен веществ, рост, размножение и реакцию на окружающую среду. Понятие помогает рассматривать живое как целостную систему, а не как набор отдельных частей.

Уровень организации живой природы — ступень единой системы живого, отличающаяся характерными объектами и процессами. Например, на клеточном уровне изучают клетку, а на экосистемном — связи организмов со средой. Это понятие нужно, чтобы упорядочить знания о жизни от молекул до биосферы.

Биосфера — оболочка Земли, населённая живыми организмами и преобразуемая их жизнедеятельностью. Она включает части атмосферы, гидросферы и верхней литосферы, где существует жизнь. Понятие показывает, что организмы не только зависят от среды, но и изменяют её.

Биологическое разнообразие — многообразие живых организмов, видов, экосистем и их наследственных признаков. Оно включает разнообразие генов внутри вида, самих видов и природных сообществ. Чем разнообразнее система, тем больше у неё возможностей сохранять устойчивость при изменениях среды.

Как это устроено

Жизнь на Земле стала возможной благодаря сочетанию нескольких условий. Жидкая вода необходима для большинства химических реакций в клетках, а подходящая температура позволяет этим реакциям идти без разрушения сложных веществ. Атмосфера защищает поверхность и содержит газы, участвующие в обмене веществ, а свет Солнца и химическая энергия служат источниками энергии для живых систем.

Живые системы образуют иерархию взаимосвязанных уровней. На молекулярном уровне действуют ДНК, белки и другие вещества, на клеточном клетка объединяет их в работающую систему, а организм выполняет жизненные функции как единое целое. Популяции и виды взаимодействуют между собой и средой в экосистемах, а совокупность всех экосистем образует биосферу.

Единство живой природы проявляется в общих свойствах организмов: клеточном строении, обмене веществ, способности к размножению и наследованию признаков. Многообразие возникает потому, что организмы имеют разное строение, образ жизни и приспособления к условиям среды. Наследственные изменения и отбор помогают видам занимать разные экологические роли.

Организмы связаны друг с другом и с неживой природой. Растения поглощают вещества из почвы и воздуха, животные получают их с пищей, а разрушители возвращают соединения в среду. Энергия при этом поступает главным образом от Солнца и передаётся по пищевым цепям, постепенно рассеиваясь в виде тепла.

Устойчивость биосферы зависит от разнообразия организмов и сохранения природных связей. Если исчезают виды или разрушаются местообитания, нарушаются опыление, разложение веществ и пищевые цепи. Поэтому ресурсы нужно использовать разумно, а деятельность человека согласовывать с возможностями природных систем.

Уровни организации живой природы

Таблицу удобно читать слева направо: сначала определить объект, затем связать его с главными процессами. Пример показывает, какой конкретный случай можно отнести к данному уровню. Уровни не существуют изолированно: процессы нижних ступеней обеспечивают свойства более сложных систем.

Разбор задач

Задача 1. Определите уровень организации живой природы, на котором изучают работу молекулы ДНК и передачу наследственной информации. Нужно сопоставить объект и процесс, а затем выбрать соответствующую ступень. Сам факт передачи признаков ещё не означает, что речь идёт об уровне организма или вида.

1. Определяем объект: изучается молекула ДНК.
2. Устанавливаем процесс: хранение и передача наследственной информации связаны с работой молекул.
3. Сопоставляем объект с таблицей уровней.

Ответ: молекулярный уровень, потому что главным объектом является ДНК.

Задача 2. Объясните, как сокращение численности насекомых-опылителей повлияет на растения, животных и экосистему. Начинать нужно с непосредственного последствия, а затем проследить цепочку связанных изменений. Так становится видно, как популяционное изменение переходит на экосистемный уровень.

1. Меньше опылителей посещает цветки, поэтому у части растений образуется меньше семян и плодов.
2. Сокращается количество растений и плодов, доступных растительноядным животным.
3. Изменяются численность животных, пищевые связи и состав сообщества.
4. Снижается устойчивость экосистемы, если другие опылители не могут заменить исчезнувших.

Ответ: сокращение опылителей может уменьшить размножение растений, нарушить питание животных и изменить всю экосистему.

Задача 3. Проанализируйте последствия вырубки леса для круговорота веществ, биоразнообразия и устойчивости биосферы. Нужно рассмотреть не один результат, а несколько уровней последствий. Лес связывает почву, воду, атмосферу и множество видов, поэтому его уничтожение имеет комплексный эффект.

1. Уменьшается число деревьев, поглощение углекислого газа и образование органического вещества.
2. Разрушаются местообитания, сокращаются популяции лесных видов и беднеет генофонд.
3. Ослабляются круговороты углерода и воды, усиливаются эрозия почвы и нарушение водного режима.
4. Уменьшается устойчивость экосистем и возрастает нагрузка на биосферу.

Ответ: вырубка леса снижает биоразнообразие, нарушает круговороты веществ и ослабляет устойчивость природных систем.

Типичные ошибки

Ошибка 1. Считать уровни организации независимыми друг от друга. Так думают, когда изучают каждый уровень отдельно и забывают о связях между ними. Проверьте себя: спросите, какие процессы клеток обеспечивают работу организма и экосистемы.

Ошибка 2. Отождествлять биосферу со всей планетой. Биосфера включает только области, где существует жизнь и проявляется её влияние, а не все недра и космическое пространство. Проверка проста: найдите связь территории с живыми организмами.

Ошибка 3. Сводить биологическое разнообразие только к числу видов. При этом не учитывают разнообразие генов и экосистем. Проверьте ответ, назвав пример различий внутри вида и пример разных природных сообществ.

Ошибка 4. Рассматривать природу как неисчерпаемый ресурс. Такая ошибка возникает, если не учитывать ограниченность запасов и последствия нарушения пищевых связей. Проверьте себя вопросом: что произойдёт с круговоротом веществ после изъятия ресурса?

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о признаках живого, клеточном строении, уровнях организации тела и экосистемных связях. Эти понятия объясняют, как отдельные организмы объединяются в более крупные системы.

Тема пригодится при изучении эволюции, экологии, биосферы, охраны природы и последствий хозяйственной деятельности человека. Она помогает связывать изменения отдельных видов с глобальными изменениями окружающей среды.

Связь с химией и географией позволяет объяснить состав атмосферы, свойства воды, круговороты веществ и природные условия Земли. Благодаря этому биологические процессы рассматриваются как часть работы всей планеты.

Что запомнить

• Жизнь на Земле существует благодаря сочетанию подходящих абиотических условий.
• Живая природа организована в систему взаимосвязанных уровней.
• Клетка является основной структурно-функциональной единицей живого.
• Единство живого проявляется в общих свойствах организмов, а многообразие — в их различиях и приспособлениях.
• В экосистемах вещества совершают круговорот, а энергия проходит через пищевые связи.
• Биосфера зависит от деятельности всех живых организмов и особенно уязвима при воздействии человека.
• Сохранение биоразнообразия необходимо для устойчивости жизни на Земле.