Seseorang harus mematuhi hukum alam, karena ini adalah hukum objektif dan merupakan urutan besarnya lebih tinggi dari hukum masyarakat. Secara total, lebih dari 250 hukum telah ditemukan, mari kita sebutkan hukum dasar perkembangan alam (menurut N.F. Reimers):

• 1. Hukum migrasi biogenik atom (Vernadsky VI). Salah satu kebutuhan utama adalah pelestarian penutup hidup bumi dalam keadaan yang relatif tidak berubah. Undang-undang ini menentukan perlunya memperhitungkan dampak terhadap biota dalam setiap proyek transformasi alam;
• 2. Hukum keseimbangan dinamis internal (setiap perubahan dalam lingkungan, materi, energi, informasi, dll. pasti mengarah pada pengembangan reaksi berantai alami atau pembentukan ekosistem baru, yang pembentukannya dapat menjadi ireversibel di bawah perubahan lingkungan);
• 3. Hukum "Semua atau tidak sama sekali" (H. Bowling). Berguna untuk peramalan lingkungan;
• 4. Hukum keteguhan (Vernadsky V.I.). Jumlah materi hidup di alam adalah konstan. Konsekuensi dari undang-undang tersebut adalah aturan kewajiban pengisian relung ekologi, dan secara tidak langsung prinsip pengucilan (T.F. Gauze);
• 5. Hukum minimum (J. Liebig). Daya tahan tubuh ditentukan oleh mata rantai terlemah dalam rantai kebutuhan ekologis;
• 6. Hukum sumber daya alam terbatas (semua sumber daya alam di bumi terbatas;
• 7. Hukum perkembangan sistem alam dengan mengorbankan lingkungan. Pengembangan diri yang benar-benar terisolasi tidak mungkin. Biosfer Bumi berkembang tidak hanya dengan mengorbankan sumber daya planet ini, tetapi juga di bawah kendali sistem ruang angkasa (Solar);
• 8. Hukum pengurangan intensitas alami produk jadi (efisiensi manusia dari 2 menjadi 5%, sisanya sia-sia);
• 9. Hukum turunnya potensi sumber daya alam. Dengan satu metode produksi dan satu jenis teknologi, sumber daya alam menjadi kurang dapat diakses dan membutuhkan peningkatan biaya tenaga kerja dan energi untuk ekstraksinya;
• 10. Hukum pengurangan efisiensi energi pengelolaan alam. Biaya per unit produk alami telah meningkat 58-62 kali dibandingkan dengan Zaman Batu. Konsumsi energi per orang (kkal/hari) di Zaman Batu 4 ribu, di masyarakat agraris 12 ribu, di negara industri maju sekarang 230-250 ribu. Sejak awal abad XX, jumlah energi per unit produksi pertanian meningkat 8 -10 kali lipat. Efisiensi energi total produksi pertanian adalah 30 kali lebih tinggi daripada dalam kondisi pertanian primitif. Peningkatan sepuluh kali lipat dalam konsumsi energi untuk pupuk dan peralatan memberikan peningkatan hasil hanya 10-15%;
• 11. Hukum penurunan kesuburan tanah (alami) (lahan garapan di dunia sudah hilang 50% dengan rata-rata kehilangan 7 juta hektar/tahun). Intensifikasi produksi pertanian memungkinkan Anda untuk mendapatkan lebih banyak tanaman dengan biaya tenaga kerja lebih sedikit dan sebagian menetralkan efek Hukum Menurunnya Kesuburan, tetapi pada saat yang sama efisiensi energi produksi menurun;
• 12. Hukum kesatuan fisik dan kimia materi hidup (VI Vernadsky). Semua zat hidup di Bumi secara fisik dan kimia sama. Setiap agen fisikokimia yang mematikan bagi beberapa organisme (pengendalian hama) tidak bisa tidak memiliki efek berbahaya pada orang lain (seseorang meracuni dirinya sendiri dengan racun dan pestisida!);
• 13. Hukum korelasi ekologis. (Sangat penting untuk konservasi spesies hewan);
• 14. "Hukum" ekologi B. Rakyat jelata: 1) segala sesuatu berhubungan dengan segala sesuatu; 2) semuanya harus menghilang di suatu tempat; 3) alam "tahu" yang terbaik. 4) tidak ada yang diberikan secara cuma-cuma.

Teori sel(T. Schwann, M. Schleiden, R. Virchow).
Semua makhluk hidup - tumbuhan, hewan dan organisme uniseluler - terdiri dari sel dan turunannya. Sel bukan hanya unit struktur, tetapi juga unit perkembangan semua organisme hidup. Semua sel dicirikan oleh kesamaan dalam komposisi kimia dan metabolisme. Aktivitas suatu organisme terdiri dari aktivitas dan interaksi unit seluler independen penyusunnya. Semua sel hidup berasal dari sel hidup.

Teori kromosom hereditas(T.Morgan).
Kromosom dengan gen yang terlokalisasi di dalamnya adalah pembawa materi utama dari hereditas.

• Gen terletak pada kromosom dan membentuk satu kelompok keterkaitan dalam satu kromosom. Jumlah kelompok tautan sama dengan jumlah kromosom haploid.
• Pada kromosom, gen tersusun secara linier.
• Pada meiosis, pindah silang dapat terjadi antara kromosom homolog, yang frekuensinya sebanding dengan jarak antar gen.

Teori asal usul kehidupan di Bumi(A.I. Oparin, J. Haldane, S. Focke, S. Miller, G. Meller).
Kehidupan di Bumi muncul dengan cara abiogenik.

1. Zat organik terbentuk dari zat anorganik di bawah pengaruh faktor fisik lingkungan.
2. Mereka berinteraksi untuk membentuk zat yang lebih dan lebih kompleks, menghasilkan enzim dan sistem enzim yang mereproduksi sendiri - gen bebas.
3. Gen bebas memperoleh variasi dan mulai terhubung.
4. Membran protein-lipid telah terbentuk di sekelilingnya.
5. Dari organisme heterotrofik, organisme autotrofik berkembang.

Teori evolusi(Charles Darwin).
Semua bentuk tumbuhan dan hewan yang ada saat ini telah berevolusi dari organisme sederhana yang ada sebelumnya melalui perubahan bertahap yang terakumulasi dalam generasi yang berurutan.

Teori seleksi alam(Charles Darwin).
Dalam perjuangan untuk eksistensi dalam kondisi alam, yang terkuat bertahan. Seleksi alam mempertahankan tanda-tanda vital yang bertindak untuk kepentingan organisme dan spesies secara keseluruhan, sebagai akibatnya bentuk dan spesies baru terbentuk.

Teori membran(M. Traube, W. Pfeffer, C. Overton).
Berasal dari teori sel. Menjelaskan sifat-sifat sel (permeabilitas, kemampuan untuk mengakumulasi zat secara selektif, kemampuan untuk menjaga stabilitas osmotik, dan kemampuan untuk menghasilkan potensial listrik) dengan sifat-sifat membran plasmanya, yang diwakili oleh lapisan ganda fosfolipid, sebagian atau seluruhnya diresapi dengan protein, dengan saluran "natrium", "kalium" dan lainnya (sekitar 30 varietas). Saat ini secara bertahap diakui sebagai bangkrut.

Teori fase(B. Moore, M. Fisher, V. Lepeshkin, D. N. Nasonov, A. S. Troshin, G. Ling)
Berasal dari teori sarcode Dujardin. Ini adalah alternatif dari teori membran yang diterima secara umum. Ini mewakili membran sebagai batas air berorientasi terpolarisasi dan, atas dasar ini, menjelaskan sifat-sifat sel, mengingat sel itu sendiri sebagai protoplasma - sistem koloid, fase yang dibentuk oleh serangkaian molekul yang teratur. protein, air dan ion, digabungkan menjadi satu kesatuan dengan kemungkinan transisi timbal balik.

hukum

• Hukum biogenetik(F. Müller, E. Haeckel, A. N. Severtsov). Ontogeni suatu organisme adalah pengulangan singkat tahap embrio dari nenek moyangnya. Dalam ontogeni, jalur baru perkembangan historis mereka - filogenesis - diletakkan.
• Hukum Kemiripan Embrio(K.Baer). Pada tahap awal, embrio semua vertebrata mirip satu sama lain, dan bentuk yang lebih berkembang melewati tahap perkembangan bentuk yang lebih primitif.
• Hukum evolusi yang tidak dapat diubah(L.Dolo). Suatu organisme (populasi, spesies) tidak dapat kembali ke keadaan sebelumnya, yang sudah diwujudkan dalam rangkaian nenek moyangnya.
• Hukum perkembangan evolusioner(Charles Darwin). Seleksi alam berdasarkan variabilitas herediter adalah kekuatan pendorong utama di balik evolusi dunia organik.
• Hukum waris(G. Mendel, 1865):
  1. Hukum keseragaman hibrida generasi pertama (hukum pertama Mendel) - selama persilangan monohibrid, hanya karakteristik dominan yang muncul pada hibrida generasi pertama - itu seragam secara fenotip.
  2. Hukum pemisahan (hukum kedua Mendel) - selama penyerbukan sendiri hibrida generasi pertama pada keturunannya, pemisahan sifat terjadi dalam rasio 3: 1, sementara dua kelompok fenotip terbentuk - dominan dan resesif.
  3. Hukum pewarisan independen (hukum ketiga Mendel) - dengan persilangan dihibrida dalam hibrida, setiap pasangan sifat diwarisi secara independen dari yang lain dan memberikan kombinasi yang berbeda dengan mereka. Terbentuk empat gugus fenotipik yang dicirikan oleh perbandingan 9:3:3:1.

Hipotesis frekuensi gamet(G. Mendel, 1865): pasangan karakter alternatif di setiap organisme tidak bercampur selama pembentukan gamet dan, satu dari setiap pasangan, masuk ke dalamnya dalam bentuk murni.

• Hukum waris terpaut(T. Morgan, 1911) Gen terkait yang terlokalisasi pada satu kromosom diwarisi bersama dan tidak menunjukkan distribusi independen
• Hukum deret homolog dari variasi herediter(NI Vavilov, 1920) Spesies dan genera yang dekat secara genetik dicirikan oleh rangkaian variabilitas herediter yang serupa.
• Hukum keseimbangan genetik dalam populasi(G.Hardy, V.Weinberg). Dalam populasi besar yang tidak terbatas tanpa adanya faktor yang mengubah konsentrasi gen, dengan persilangan bebas individu, tidak adanya seleksi dan mutasi gen-gen ini dan tidak adanya migrasi, rasio numerik genotipe AA, aa, Aa dari generasi ke generasi tetap konstan. Frekuensi anggota pasangan gen alelik dalam populasi terdistribusi sesuai dengan dekomposisi binomial Newton (pA + qa) 2.
• Hukum kekekalan energi(I.R. Mayer, D. Joule, G. Helmholtz). Energi tidak diciptakan dan tidak hilang, tetapi hanya berpindah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Selama transisi materi dari satu bentuk ke bentuk lain, perubahan energinya secara ketat sesuai dengan peningkatan atau penurunan energi benda-benda yang berinteraksi dengannya.
• hukum minimal(Yu. Liebikh). Daya tahan suatu organisme ditentukan oleh mata rantai terlemah dalam rantai kebutuhan ekologisnya, yaitu faktor minimum.
• Aturan interaksi faktor: tubuh mampu mengganti zat atau faktor aktif lainnya yang kekurangan zat atau faktor lain yang terkait secara fungsional.
• Hukum migrasi biogenik atom(V.I. Vernadsky). Migrasi unsur-unsur kimia di permukaan bumi dan di biosfer secara keseluruhan dilakukan baik dengan partisipasi langsung makhluk hidup (migrasi biogenik), atau terjadi di suatu lingkungan, yang ciri-ciri geokimianya disebabkan oleh makhluk hidup, baik yang saat ini membentuk biosfer, maupun yang telah ada di Bumi sepanjang sejarah geologis.

Pola

1. Determinisme- penentuan sebelumnya karena genotipe; keteraturan sebagai akibatnya jaringan tertentu, organ tertentu terbentuk dari setiap sel, yang terjadi di bawah pengaruh genotipe dan faktor lingkungan, termasuk sel-sel tetangga (induksi selama pembentukan embrio).
2. Kesatuan makhluk hidup- agregat molekuler-biokimia yang tidak terpisahkan dari materi hidup (biomassa), suatu keseluruhan sistemik dengan ciri-ciri karakteristik dari setiap zaman geologis. Penghancuran spesies mengganggu keseimbangan alam, yang mengarah pada perubahan tajam dalam sifat-sifat molekuler-biokimia materi hidup dan ketidakmungkinan keberadaan banyak spesies yang saat ini makmur, termasuk manusia.
3. Keteraturan sebaran geografis dari pusat-pusat asal tanaman budidaya(NI Vavilov) - konsentrasi pusat pembentukan tanaman budidaya di wilayah dunia di mana keragaman genetik terbesar mereka diamati.
4. Pola piramida ekologi- rasio antara produsen, konsumen dan pereduksi, dinyatakan dalam beratnya dan digambarkan dalam bentuk model grafik, di mana setiap tingkat makanan berikutnya adalah 10% dari yang sebelumnya.
5. Zonasi- lokasi reguler di dunia zona alami yang berbeda dalam iklim, vegetasi, tanah dan fauna. Zona adalah latitudinal (geografis) dan vertikal (di pegunungan).
6. Variabilitas- kemampuan organisme untuk mengubah karakteristik dan sifatnya; variabilitas genotipe diwariskan, fenotipik - tidak diwariskan.
7. Metamerisme- pengulangan jenis tubuh atau organ yang sama; pada hewan - tubuh cacing yang diartikulasikan, larva moluska dan artropoda, dada vertebrata; pada tumbuhan - nodus dan ruas batang.
8. Keturunan- kemampuan organisme untuk mewariskan karakteristik dan sifat-sifatnya kepada generasi berikutnya, yaitu untuk mereproduksi jenisnya sendiri.
9. Polaritas- kebalikan dari ujung tubuh: pada hewan - depan (kepala) dan belakang (ekor), pada tumbuhan - atas (heliotropik) dan bawah (geotropik).
10. kebugaran- kelayakan relatif dari struktur dan fungsi organisme, yang merupakan hasil seleksi alam, menghilangkan mereka yang tidak beradaptasi dengan kondisi keberadaan yang diberikan.
11. Simetri- susunan bagian tubuh yang teratur dan benar relatif terhadap pusat - simetri radial (beberapa invertebrata, organ aksial tumbuhan, bunga biasa) atau relatif terhadap garis lurus (sumbu) atau bidang - simetri bilateral (beberapa invertebrata dan semua vertebrata, pada tumbuhan - daun dan bunga tidak beraturan).
12. siklus- pengulangan periode kehidupan tertentu; siklus musiman, siklus harian, siklus kehidupan (masa dari lahir sampai mati). Siklus dalam pergantian fase nuklir - diploid dan haploid.

Selesaikan dengan jawaban.

BARU DALAM KEHIDUPAN, ILMU PENGETAHUAN, TEKNOLOGI

BERLANGGANAN ILMIAH POPULER SERI

BIOLOGI

1/1990

Diterbitkan setiap bulan sejak 1967.

G.N. Chernov,

kandidat ilmu biologi

HUKUM

TEORETIS

BIOLOGI

Rumah Penerbitan Znanie Moskow 1990

BBK28.0

CHERNOV Gennady Nikolaevich - kandidat ilmu biologi, peneliti senior di VNIISENTI dari Kementerian Industri Medis Uni Soviet - mempelajari pengembangan bioteknologi di luar negeri. Topik brosur ini terkait dengan karya penulis “N. P. Krenke dan teorinya tentang penuaan dan peremajaan "dan" Bioteknologi dalam kerangka pendekatan sistem-historis. "

PadaGambar sampul sisi ke-2: / - pemandangan Bumi dari luar angkasa (berdasarkan publikasi " Greenpeace »); 2 - sarang burung gagak. Jantan membawa makanan kepada betina, yang tidak meninggalkan telur yang menetas di musim dingin (dari ilustrasi oleh V. Kurdov hingga karya Vitaly Bianchi); 3 - kurva usia (menurut N.P. Krenke); 4 - Perburuan Cro-Magnon (setelah Pierre Laurent); 5 - skema kloning sel (dari buku R. V. Petrov "Imunologi"); 6 - skema evolusi terarah (menurut A.N. Sever-Job)

Chernov G.N.

449 Hukum biologi teoretis. - M.: Pengetahuan, 1990 .-- 64 hal. - (Baru dalam kehidupan, sains, teknologi. Ser. "Biologi"; No. 1). ISBN 5-07-000742-4 15 K.

Generalisasi teoretis utama yang diperoleh ilmu biologi dalam perjalanannya dari Carl Linnaeus hingga saat ini dipertimbangkan. Dalam mempopulerkan generalisasi ini, penulis memberi mereka bentuk dua belas hukum biologi teoretis.

1901000000

ISBN 5-07-000742-4

BBK 28.0

© Chernov G. N., 1990

pengantar

Untuk mengetahui dan menunjukkan apa itu kehidupan, kita harus menyelidiki semua bentuk kehidupan dan menggambarkannya dalam hubungan timbal baliknya.

F. Engels

Hukum sebagai komponen teoritis ilmu pengetahuan adalah generalisasi ilmiah yang secara ringkas dan akurat mengungkapkan aspek-aspek esensial, hubungan dan koneksi dari fenomena, objek, dan sistem yang dipelajari. Pamflet ini merumuskan hukum-hukum organisasi dan perkembangan materi hidup, yang merupakan isi teoretis dasar biologi umum.Penulis sama sekali tidak mengklaim telah menemukan hukum-hukum ini. Kita berbicara tentang kristalisasi mereka dari jumlah kesimpulan dan generalisasi yang telah dilakukan sains hingga saat ini. Yang paling benar adalah menyebutkan pekerjaan yang dilakukan kodifikasi ilmiah(membawa ke dalam sistem) hukum-hukum biologi teoretis.

Fakta dan generalisasi terpenting yang menjadi subjek analisis kami diperoleh berdasarkan berbagai metode eksperimental, deskriptif, dan teoretis dari kognisi alam yang hidup. Oleh karena itu, biologi teoretis yang disajikan di sini bukanlah hasil spekulasi belaka: ia mencerminkan sistem metodologis ilmu biologi secara keseluruhan. Namun, kodifikasi hukum itu sendiri adalah masalah teoretis murni, diselesaikan dengan bantuan analisis sistem-historis. Tujuan dari analisis ini, yang merupakan salah satu aspek dialektika materialistik, adalah untuk mengidentifikasi struktur nyata dari sistem yang dipelajari (dalam kasus kami, sistem hukum), interaksi elemen-elemennya dan hubungannya dengan sistem sebagai keseluruhan, menunjukkan keutuhan sistem, menentukan tahapan, arah, faktor dan prospek pengembangannya. Sistem hukum yang disajikan membawa kita lebih dekat ke tujuan yang ditunjukkan di sini, meskipun meninggalkan banyak pertanyaan yang belum terselesaikan.

1. Atributivity (kemelekatan pada sesuatu)

obyek). Berdasarkan definisi materi pelajarannya, sistem hukum biologi teoretis harus milik biologi umum, yaitu biologi umum, dan bukan privat atau filosofis murni. Persyaratan ini dipenuhi dengan memilih konsep ilmiah biologi umum yang mendasari hukum yang dijelaskan.

2. Bukti Tidak seperti hipotesis, yaitu asumsi, hukum ilmiah adalah generalisasi yang terlokalisasi. Ini adalah generalisasi, yang dibuktikan oleh seluruh perjalanan pengembangan ilmu pengetahuan dan berulang kali dikonfirmasi oleh penelitian berbagai ilmuwan, yang memasuki sistem hukum biologi teoretis yang dirumuskan di sini.Hipotesis, asumsi, tidak peduli seberapa penting mereka, tetap ada di luar sistem ini, sehingga tidak lengkap dari keseluruhan generalisasi teoretis di bidang ini.

3. Conciseness Biologi teoretis harus cukup kompak; tidak ada ruang untuk mempertimbangkan secara rinci detail yang begitu kaya dalam ilmu biologi. Untuk memenuhi persyaratan ini, penulis mengupayakan penyajian yang singkat dan padat.

4. Sistemik Secara keseluruhan, hukum-hukum biologi teoretis harus mewakili sistem ilmiah yang integral, dan bukan kumpulan kebenaran yang berbeda. Pemenuhan persyaratan ini didasarkan pada kesatuan bentuk biologis dari pergerakan materi - kesatuan karena asal usul yang sama dan organisasi sistemik makhluk hidup. Sifat holistik dari kompleks hukum yang disajikan dikonfirmasi oleh hubungan logis di antara mereka. Sangat penting untuk menekankan pentingnya hukum yang termasuk dalam bagian "Evolusi biologis".

5.Historisitas Hukum-hukum ilmu pengetahuan dalam perkembangannya dapat berubah, dengan tetap mempertahankan identitas dirinya, ditentukan oleh terpeliharanya landasan historisnya. Oleh karena itu, dalam banyak kasus, kami memiliki hak untuk

Mengharapkan sebagai satu hukum yang sama kesimpulan teoretis yang dibuat di masa lalu dengan formulasi modernnya, yaitu ide awal dengan perkembangan selanjutnya. Rumusan undang-undang yang diajukan oleh penulis dan sistemnya secara keseluruhan, sesuai dengan prinsip historisisme, tidak dapat diklaim sebagai final. Pilihan lain untuk membangun hukum biologi teoretis juga sah. Namun, penulis percaya bahwa signifikansi ilmiah dari semua generalisasi yang disajikan di sini, tidak peduli berapa lama asal-usulnya, begitu besar sehingga di luar mereka, konstruksi biologi teoretis modern sebagai sistem pengetahuan yang integral hampir tidak mungkin.

6. Nominatif. Untuk menekankan prioritas dan peran ilmuwan terkemuka dalam pembentukan generalisasi yang disajikan di sini, untuk menyederhanakan referensi ke generalisasi ini, serta untuk tujuan didaktik, penulis memutuskan untuk menetapkan masing-masing hukum yang diberikan di sini nama-nama ilmuwan dengan siapa generalisasi ini terkait. Sifat nominatif undang-undang berkontribusi pada persetujuan mereka dalam sains dalam kapasitas ini, dan keadaan ini, tentu saja, juga berfungsi sebagai argumen yang mendukung keputusan tersebut.

Generalisasi utama biologi teoretis dirangkum di sini dalam 12 hukum yang terkait dengan 6 bidangnya.

Sistem dunia organik

Mempertimbangkan dunia organisme hidup yang menghuni Bumi, orang dapat diyakinkan bahwa itu mewakili dua sistem hierarkis: taksonomi dan geobiologis.

Studi tentang dunia organik sebagai sistem taksonomi adalah tugas taksonomi biologis, berdasarkan pengetahuan yang komprehensif tentang organisme dan kelompok sistematis (taksa). Representasi sistem ini dalam sejarah, istilah evolusi (dan justru dalam hal ini dapat dipahami sepenuhnya) mengharuskan taksonomi menggunakan data paleontologi, embriologi, morfologi evolusi dan fisiologi. Kesimpulan teoretis paling umum dari kelompok ilmu biologi ini disajikan di sini:

hukum kesatuan dan keragaman kehidupan, atau hukum Saint-Hilaire.

Studi tentang dunia organik sebagai sistem geobiologi adalah tugas ilmu kompleks geobiologi, yang meliputi biogeografi, ilmu tanah biologi, hidrobiologi, biogeocenologi, biogeokimia. Generalisasi kesimpulan utama dari ilmu-ilmu ini terkandung dalam hukum globalitas kehidupan, atau hukum pertama Vernadsky.

Kedua sistem hierarkis ini (taksonomi dan geobiologis) entah bagaimana saling berhubungan di banyak tingkatan dan menyatu pada tingkat populasi spesies. Tingkat organisasi makhluk hidup ini dimiliki oleh salah satu dan lainnya dari sistem ini. Oleh karena itu, kombinasi dari dua hukum yang disebutkan dalam kerangka umum mencerminkan hubungan nyata, yang analisisnya dapat membentuk isi studi khusus.

Setelah sambutan singkat ini, kita langsung beralih ke pembahasan undang-undang yang menjadi isi utama bagian ini. Pertimbangan masing-masing undang-undang dimulai dengan perumusan tesisnya, setelah itu akan diberikan penjelasan dan komentar yang diperlukan. Urutan penyajian ini diadopsi dalam bagian berikut.

Hukum kesatuan dan keragaman kehidupan, atau hukum St. Hilaire

1. Kehidupan di Bumi diwakili oleh berbagai macam bentuk organik dengan berbagai tingkat kerumitan - dari virus hingga manusia. Semua keragaman ini membentuk sistem taksonomi alami, yang terdiri dari: hierarkis kelompok - taksa dari berbagai jajaran.

2. Kesatuan bentuk-bentuk organik juga dimanifestasikan dalam batas-batas setiap kelompok taksonomi dari peringkat apa pun dan dunia hidup secara keseluruhan, ciri-ciri yang sesuai dari kesamaan organisasi mereka.

3. Kesamaan struktur dan fungsi berbagai bentuk organik disebabkan oleh kesamaan asal-usulnya. (homologi), paralelisme evolusi adaptif ("adaptif) dalam kondisi lingkungan yang serupa (analogi), serta aksi komponen nomogenetik (Yunani "nomos" - hukum) dari evolusi (pomologi), mendefinisikan alam

sifat distribusi di antara bentuk-bentuk kehidupan dari karakteristik yang tidak terkait dengan adaptasi dan dengan kesatuan asal. Rasio faktor-faktor ini dalam kasus-kasus kesamaan tertentu yang berbeda dapat berbeda, hingga nilai nol dari satu atau lainnya.

4. Keanekaragaman bentuk organik mencerminkan urutan sejarah kemunculan dan perkembangannya dari yang sederhana hingga yang kompleks, keragaman kondisi evolusioner, sifatnya yang divergen (divergen) dan adaptif (adaptif), proses mutasi multi arah.

Tumbuhan terpisah dianggap dalam taksonomi sebagai milik sejumlah taksa dengan peringkat bawahan yang berurutan, di antaranya yang utama adalah spesiesnya. Jajaran utama taksa botani dalam baris pi naik adalah sebagai berikut: spesies, genus, famili, ordo, kelas, departemen, kingdom. Dalam suatu spesies, subspesies geografis, varietas morfologis, ekotipe dapat dibedakan, pada tanaman budidaya - varietas, dll. Dalam beberapa kasus, taksa perantara diperkenalkan, seperti, misalnya, superfamili, subkelas, dll. departemen mana yang sesuai jenis, memesan- detasemen, tapi variasi- keturunan.

Prinsip hierarki membangun sistem tumbuhan dan hewan secara konsisten diterapkan oleh Linnaeus. Tahap penting dalam pengembangan taksonomi lebih lanjut adalah penciptaan teori tipe, berkat takson tingkat tinggi ini diperkenalkan ke dalam sains. Gagasan tentang jenis dan kesatuan struktur hewan dalam takson ini dikemukakan oleh Cuvier, yang menggunakan pengamatannya sendiri dan hasil penelitian Saint-Hilaire. Pembuktian embriologis konsep tipe milik K-M. Baer. Kelebihan Etienne Geoffroy Saint-Hilaire (1772-1844) adalah bahwa ia adalah orang pertama yang menentang pembentukan penghalang metafisik antara jenis dan dari sudut pandang evolusi mendekati pemahaman tentang kesatuan dan keragaman bentuk organik.

Data faktual khusus tentang kesatuan dan keragaman dunia organik dalam kerajaan alam yang hidup terkandung dalam mata kuliah botani, zoologi, dan

robiologi dan virologi. Di sini kita hanya akan menyentuh taksonomi taksa yang lebih tinggi itu sendiri, yaitu kerajaan alam yang hidup, karena masalah ini berhubungan langsung dengan biologi umum dan biasanya tetap di latar belakang.

Penulis baris ini percaya bahwa klasifikasi kerajaan biologis harus didasarkan pada kriteria struktural dan morfologis, dan karena itu membedakan bentuk dasar organisasi makhluk hidup berikut: 1) aseluler, 2) kuasiseluler, 3) protoseluler, 4) monoseluler, 5) poliseluler (sel – sel).

Organisasi aseluler (non-seluler) adalah karakteristik virus, analog hipotetisnya yang hidup dalam kaldu primer, serta tetesan protein coacervate yang didalilkan oleh A.I. Oparin dalam teorinya tentang asal usul kehidupan. Kelompok campuran objek biologis ini membentuk kerajaan proto-bontes.

Organisasi kuasiseluler (seolah-olah, seluler) adalah karakteristik mikoplasma - bakteri terkecil yang tidak memiliki cangkang. Sekelompok organisme serupa dapat muncul dari berbagai protobion, yang terbentuk, sebagai hasil dari evolusi progresif, kerajaan transisional arkeobion. Kelas mikoplasma merupakan model alami, dan mungkin peninggalan archaeobionts.

Organisasi protoseluler (sel primer) melekat pada bakteri nyata dan juga merupakan karakteristik archaea dan cyanobacteria (ganggang biru-hijau). Itu muncul atas dasar archaeobionts sebagai hasil dari pembentukan membran sel di beberapa di antaranya dan peningkatan ukuran sel. Kelompok ini membentuk kerajaan protokariota, atau bakteri.

Kerajaan super eukariota, yang dicirikan oleh organisasi mono-n poliseluler (tunggal dan multiseluler), muncul sebagai hasil dari evolusi simbiosis dari berbagai perwakilan protokariota, yang mengarah pada pembentukan kerajaan zoofitoid, termasuk eukariota yang lebih rendah . Kerajaan tumbuhan tingkat tinggi dan hewan multiseluler berasal dari berbagai subkingdomnya.

Dengan demikian, skema hipotetis yang kami usulkan mencakup semua bentuk organisasi materi hidup yang dikenal dalam sains, yang terkait dengan filogenetik.

menyatakan dan mewakili sistem tunggal komplikasi berurutan dari organisasi struktural dan morfologis objek biologis. Masalah ini dibahas secara lebih rinci di bagian terakhir brosur.

Ciri-ciri tertentu dari perkembangan individu organisme harus dianggap sebagai manifestasi penting dari hukum kesatuan dan keanekaragaman kehidupan. Pertama-tama, seperti kesamaan embrio dalam perwakilan kelompok sistematis yang jauh dan fenomena rekapitulasi, yaitu, pengulangan dalam ontogenesis ciri-ciri organisasi nenek moyang yang jauh. Manifestasi kesamaan dalam organisasi bentuk hidup berdasarkan homologi dan analogi, yaitu, pada kesatuan asal dan evolusi adaptif dalam kondisi lingkungan yang serupa, telah dipelajari secara rinci pada berbagai perwakilan kerajaan hewan dan tumbuhan.

Paralelisme mutabilitas didirikan di hukum deret homolog N.I. Vavilov. Misalnya, berbagai jenis gandum memiliki ciri-ciri yang mirip seperti ada dan tidak adanya sarang di telinga, kelalaian atau ketidakturunannya, warna biji-bijian putih dan merah, dll. Dalam ciri-ciri kesamaan spesies ini, homologinya perangkat genetik dimanifestasikan. Homologi dalam taksa tingkat tinggi diamati, misalnya, dalam fitur serupa dari lokasi, struktur, dan perkembangan embrionik anggota badan pada hewan dari berbagai kelas vertebrata, dalam kesamaan inisiasi dan diferensiasi lapisan benih pada hewan dari berbagai jenis. .

Contoh nyata dari analogi dan variabilitas analog adalah fitur kesamaan eksternal antara cetacea dan ikan, yang muncul sebagai hasil dari evolusi keduanya di lingkungan perairan. Dalam hal ini, kesamaan justru disebabkan oleh adaptasi, dan bukan karena kesatuan asal. Kesamaan dalam perubahan peralatan gigi dalam proses evolusi artiodactyls dan equids, diselidiki oleh V.O.Kovalevsky, didasarkan secara simultan pada homologi dan analogi.

Adapun pomologi, variabilitas pomologis, atau komponen evolusi nomogenetik, fenomena ini sering disangkal. Tampaknya bagi kita, bagaimanapun, bahwa banyak karakter taksonomi, terutama di kerajaan alam hidup yang lebih rendah, disebabkan oleh fenomena pomologi, yaitu, mereka tidak terkait dengan kesatuan asal apa pun.

berjalan, atau dengan adaptasi. Contoh pomologi, tampaknya, harus mencakup fitur mendasar makhluk hidup seperti universalitas kode informasi genetik.

Menyimpulkan dengan pertimbangan hukum Saint-Hilaire ini, kami mencatat bahwa, dibandingkan dengan ide aslinya, isi modern dari hukum ini berbeda dalam interpretasi yang lebih jelas tentang faktor-faktor yang menentukan kesatuan dan keragaman kehidupan. Doktrin evolusioner berurusan dengan analisis faktor-faktor ini. Ini mengungkapkan hubungan yang tak terpisahkan antara hukum Saint-Hilaire dan hukum evolusi biologis.

Hukum globalitas kehidupan, atau hukum pertama Vernadsky

1. Karena kemampuan makhluk hidup untuk berkembang biak dan menetap, kehidupan di Bumi tersebar di mana-mana di mana ada kondisi untuk keberadaannya. Dunia organik membentuk cangkang planet tipis dari biomassa organisme hidup dan habitatnya - lingkungan, yang menentukan sejarah geologi kerak bumi, evolusi tumbuhan, hewan, mikroorganisme, penampilan dan keberadaan manusia. Struktur biosfer ditentukan oleh dinamika pembentukan dan pengembangan komponen geobiologisnya - biogeocenosis, zona alami dan lanskap, area biogeografis, formasi tumbuhan.

2. Biosfer berinteraksi erat dengan atmosfer, hidrosfer dan litosfer, \ evolusi, menyediakan pergerakan dan sirkulasi materi dan energi di planet ini.

3. Siklus biologis zat di Bumi ditentukan oleh interaksi tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme, yang peran globalnya disebabkan oleh kekhasan hubungannya dengan lingkungan.

4. Tumbuhan hijau menyediakan keberadaan oksigen molekuler di atmosfer bumi dan memainkan peran kosmik sebagai akumulator energi cahaya matahari, melakukan biosintesis utama zat organik di bumi. Tumbuhan adalah mata rantai awal dalam rantai trofik (makanan) dan biocenosis.

10

5. Peran biosfer hewan, yang, bersama dengan komponen biologis ekosistem lainnya, membentuk apa yang disebut piramida ekologi, terutama terkait dengan partisipasi mereka dalam biogeocenosis sebagai mata rantai menengah yang lebih tinggi dari rantai makanan yang menentukan pergerakan zat dan energi dalam biosfer. Sisa-sisa padat fosil hewan merupakan bagian dari batuan sedimen.

6. Peran global mikroorganisme dimanifestasikan dalam proses seperti mineralisasi zat organik, pembentukan sejumlah batuan gunung, pembentukan tanah, serta dalam efek patogen pada organisme lain.

Memahami kehidupan sebagai fenomena global dapat dianggap sebagai salah satu titik awal pemahaman teoretisnya. Namun, penemuan manifestasi spesifik kehidupan dalam skala global, klarifikasi peran kelompok individu organisme dalam pembentukan alam. marah dan lanskap, dalam perkembangan geologis kerak bumi, dalam pergerakan dan sirkulasi zat di planet kita, membutuhkan penelitian yang panjang dan mendalam. Dalam perjalanan studi ini, konsep biocenosis dan ekosistem di berbagai tingkatan. Konsep luas biosfer dikembangkan sebagai faktor penentu dalam sejarah geologis Bumi. Konsep ini, yang dikemukakan oleh Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945), merupakan inti utama dari hukum globalitas kehidupan.

Secara global, biomassa planet kita sangat kecil, hanya mencakup 1 / 6.000.000 massa dunia. Namun, dalam hal skala dampaknya, biomassa adalah salah satu kekuatan geokimia paling kuat di planet ini. Pembentukan dan pemantapan komposisi gas di atmosfer merupakan hasil dari kehidupan. Komposisi kimia hidrosfer juga sangat ditentukan oleh proses vital organisme. Tanah adalah produk limbah dan area aktivitas makhluk hidup tertinggi. Batuan sedimen Bumi adalah batuan biogenik, ciptaan makhluk hidup. Cangkang granit Bumi terbentuk karena peleburan kembali batuan sedimen. Menurut Vernadsky, granit adalah "biosfer masa lalu." Dunia organik merangkul dengan pengaruhnya seluruh kimia kerak bumi,

11 membagi sejarah geokimia hampir semua elemen dari tabel periodik D. I. Mendeleev.

Dengan bantuan organisme, energi radiasi matahari juga diubah di permukaan planet dan terakumulasi dalam bentuk energi kimia dari berbagai zat organik. Total produksi tahunan fotosintesis di Bumi adalah 42-46 miliar ton karbon organik. Organisme fotosintesis - tumbuhan hijau dan beberapa bakteri - mengubah zat anorganik - C0 2, H 2 O, senyawa nitrogen, fosfor, belerang menjadi zat organik. Pada saat yang sama, mereka melibatkan siklus biologis zat dan banyak elemen lainnya.

Sekelompok tumbuhan hijau menurut perannya dalam biologi.Sayasiklus mendapat nama produsen bahan organik. Kelompok konsumen(konsumen) bahan organik diwakili terutama oleh hewan. Akhirnya, kelompok organisme ketiga (bakteri, actinomycetes, jamur mikroskopis, mikroorganisme lain) menghancurkan dan memineralisasi bahan organik. Perwakilan dari kelompok ini disebut reduksi Interaksi produsen, konsumen dan pengurai menentukan sirkulasi biologis, atau biotik, zat. Salah satu manifestasi kehidupan yang paling penting terdiri dari siklus ini, dalam interaksi sintesis dan penghancuran bahan organik di Bumi.

Biosfer dibagi lagi menjadi zona alami, dan zona tersebut, pada gilirannya, menjadi lanskap alam. Dalam satu lanskap alam, ada banyak biogeocenosis, ide-ide ilmiah tentang yang dikembangkan oleh V.N.Sukachev. Setiap biogeocenosis dikaitkan dengan area tertentu di permukaan bumi. Komponen biogeocenosis adalah tubuh material tertentu: hidup dan lembam. Komponen hidup mencakup populasi spesifik produsen, konsumen, dan pengurai, dan yang inert mencakup atmosfer, air, batu, tanah, atau lebih tepatnya, bagian matinya. Hubungan antara komponen biogeocenosis bertumpu pada pertukaran zat dan energi di antara mereka. Biogeocenosis adalah kesatuan yang kontradiktif dan dinamis dari komponen penyusunnya.

Selain komponen, ada faktor biogeoceno-12

panggilan: iklim, bantuan, waktu. Mereka tidak memasukkan zat atau energi ke dalam biogeocenosis, tetapi mereka memiliki efek multifaset padanya. Perubahan (suksesi) biogeocenosis dapat terjadi sebagai hasil dari pengembangan diri mereka dan di bawah pengaruh faktor eksternal. Sesuai dengan sifat faktor-faktor tersebut, suksesi klimatogenik, geomorfik, zoogenik dan fitogenik dibedakan.

Tidak berarti setiap perubahan biogeocenosis disertai dengan munculnya spesies baru. Biogeocenosis baru dapat terbentuk dengan mengorbankan spesies yang ada. Namun, proses evolusi bentuk kehidupan, segera setelah terjadi, ditentukan oleh evolusi biosfer dan elemen geobiologis penyusunnya. Pada gilirannya, struktur biosfer dan sifat spesifik unsur-unsurnya bergantung pada evolusi biologis bentuk kehidupan, yang diekspresikan dalam proses spesiasi. Evolusi kehidupan di Bumi berlangsung dalam interaksi yang erat antara sistem geobiologis dan taksonomi dunia organik. Salah satu faktor evolusi ini adalah manusia, yang saat ini telah melihat biosfer dari luar angkasa (lihat Gambar 1 di sampul belakang). Pertanyaan tentang dampak multifaset manusia terhadap biosfer akan dibahas di bagian "Manusia dan kehidupan planet ini". Tetapi sebelum beralih ke topik ini, kita harus mempertimbangkan sejumlah hukum biologis murni, di antaranya, sebagaimana telah dicatat, hukum evolusi biologis menempati tempat sentral.

Evolusi biologis

teori evolusi biologis dapat dibagi menjadi 3 bagian utama: bukti evolusi, teori mekanisme dasar evolusi, dan doktrin tentang cara dan arah proses evolusi. Dasar teori evolusi biologis adalah Darwinisme. Di bawah nama ini, ajaran Charles Darwin (1809-1882) tentang asal usul spesies melalui seleksi alam memasuki sejarah sains. Masalah dan isi utama Darwinisme tercermin dalam bagian ini dalam bentuk dua hukum, di mana dilakukan upaya untuk merumuskan

untuk menceritakan yang paling penting dari g / th, apa dan bagaimana Darwin menjelaskan dalam doktrin evolusinya.

Generalisasi yang dipertimbangkan di sini - hukum Aristoteles dan hukum Darwin - mewakili kesatuan yang tak terpisahkan, meskipun yang pertama kembali ke sains kuno, dan yang kedua hanya ditemukan di abad XIX.

Hukum kemanfaatan organik, atau hukum Aristoteles

1. Ilmu pengetahuan yang lebih dalam dan lebih serbaguna mempelajari bentuk-bentuk kehidupan, semakin lengkap mereka terungkap. kebijaksanaan, yaitu, bertujuan, harmonis, seolah-olah, sifat wajar dari organisasi mereka, pengembangan individu dan hubungan dengan lingkungan. Kemanfaatan organik terungkap dalam proses memahami peran biologis ciri-ciri khusus bentuk kehidupan.

2. Kelayakan melekat pada semua jenis. Ini dinyatakan dalam korespondensi timbal balik yang halus dari struktur dan tujuan objek biologis, dalam kemampuan beradaptasi bentuk hidup dengan kondisi hidup, dalam fokus alami karakteristik perkembangan individu, dalam sifat adaptif dari bentuk keberadaan dan perilaku spesies biologis.

3. Kemanfaatan organik, yang telah menjadi subjek ilmu analitik dan menjadi dasar interpretasi teleologis dan religius tentang alam yang hidup, mendapat penjelasan materialistis dalam doktrin Darwin tentang peran kreatif seleksi alam, diwujudkan dalam sifat adaptif evolusi biologis.

Ini adalah formulasi modern dari generalisasi itu, yang asal-usulnya kembali ke Aristoteles, yang mengemukakan gagasan tentang penyebab sasaran.

Studi tentang manifestasi spesifik dari kemanfaatan organik adalah salah satu tugas biologi yang paling penting. Setelah mengetahui fitur ini atau itu dari objek biologis yang dipelajari, apa signifikansi biologis fitur ini, berkat teori evolusi Darwin, kami mendekati jawaban atas pertanyaan mengapa dan bagaimana ia muncul. Mari kita perhatikan manifestasi kemanfaatan organik menggunakan contoh-contoh yang berkaitan dengan berbagai bidang biologi.

Di bidang sitologi, contoh nyata dari kemanfaatan organik adalah pembelahan sel pada tumbuhan dan hewan. Mekanisme pembelahan persamaan (mitosis) dan reduksi (meiosis) menentukan keteguhan jumlah kromosom dalam sel-sel spesies tumbuhan atau hewan tertentu. Penggandaan set diploid dalam mitosis memastikan bahwa jumlah kromosom dalam pembelahan sel somatik tetap konstan. Haploidisasi set kromosom selama pembentukan sel kelamin dan pemulihannya selama pembentukan zigot sebagai hasil peleburan sel kelamin memastikan pelestarian jumlah kromosom selama reproduksi seksual. Penyimpangan dari norma, yang mengarah ke poliploidisasi sel, yaitu, penggandaan jumlah kromosom terhadap normal, terputus oleh efek stabilisasi seleksi alam atau berfungsi sebagai kondisi untuk isolasi genetik, isolasi bentuk poliploid dengannya. kemungkinan transformasi menjadi spesies baru. Dalam hal ini, mekanisme sitogenetik berperan lagi, yang menentukan pelestarian set kromosom, tetapi sudah pada tingkat poliploid baru.

Dalam proses perkembangan individu organisme multiseluler, sel, jaringan, dan organ dari berbagai tujuan fungsional terbentuk. Korespondensi struktur-struktur ini dengan tujuannya, interaksinya dalam proses perkembangan dan fungsi organisme adalah manifestasi khas dari kemanfaatan organik.

Area luas contoh kemanfaatan organik diwakili oleh adaptasi untuk reproduksi dan distribusi bentuk hidup. Mari sebutkan beberapa di antaranya. Misalnya, spora bakteri sangat tahan terhadap kondisi lingkungan yang merugikan. Tanaman berbunga disesuaikan dengan penyerbukan silang, khususnya oleh serangga. Buah dan biji dari sejumlah tanaman diadaptasi untuk diperbanyak oleh hewan. Naluri seksual dan naluri untuk merawat keturunan adalah karakteristik hewan dari tingkat organisasi yang paling berbeda (lihat Gambar 2 di sampul belakang). Struktur telur dan telur memastikan perkembangan hewan di lingkungan yang sesuai. Kelenjar susu memberikan nutrisi yang cukup untuk keturunan mamalia.

Sebuah kelompok karakteristik perangkat adalah

naluri serangga memimpin gaya hidup sosial, seperti lebah, dengan pembagian fungsi mereka antara individu yang berbeda dari keluarga. Di sini perlu untuk mengingat kembali bentuk-bentuk perilaku kelompok dalam kawanan dan kelompok keluarga burung dan hewan.

Munculnya sejumlah fitur adaptif dikaitkan dengan pelepasan tumbuhan dan hewan dari lingkungan akuatik ke darat. Kemampuan tumbuhan berbiji, reptil, burung, mamalia untuk bereproduksi di luar lingkungan akuatik dikaitkan dengan perubahan morfofisiologis yang mendalam dalam organisasi. Di sini perlu untuk menunjukkan pembentukan pada tumbuhan organ-organ seperti bunga, biji, buah, dan pada hewan - membran embrionik, karakteristik vertebrata yang lebih tinggi, serta jenis kulit baru dan burung berdarah panas dan mamalia. Semua ini harus dicirikan sebagai ka; manifestasi dari kemanfaatan organik, yang memastikan berkembangnya perwakilan dari kelompok dunia hewan dan tumbuhan yang lebih tinggi di Bumi.

Contoh yang sangat indikatif dari kemanfaatan organik adalah warna kamuflase pelindung yang umum di antara banyak invertebrata dan semua kelas vertebrata. Jenis perangkat pelindung lainnya adalah pewarnaan dan mimikri yang menakutkan, yaitu kemiripan penampilan dengan hewan beracun atau bagian tanaman yang tidak dapat dimakan.

Seiring dengan sarana perlindungan pasif, sarana perlindungan aktif terhadap pemangsa tersebar luas di dunia hewan: taring babi hutan, tanduk kerbau, dll. Pada pemangsa, semua organisasi dan naluri memiliki ciri-ciri adaptasi terhadap ekstraksi makanan.

Perjuangan untuk eksistensi di dunia organik, diwujudkan dalam menangkal faktor lingkungan yang tidak menguntungkan (biotik dan abiotik), menyebabkan adaptasi luas seperti korespondensi faktor perkalian dengan tingkat konsumsi bentuk-bentuk hidup. Semakin tinggi persentase kematian individu dari spesies tertentu, semakin tinggi tingkat reproduksinya.

Sekarang cukup jelas bahwa adaptasi timbul sebagai akibat dari proses evolusi biologis. Pada saat yang sama, tidak sulit untuk sampai pada kesimpulan bahwa zaman evolusioner dan durasi pembentukan berbagai adaptasi dari satu atau lain bentuk kehidupan yang berbeda

kita. Setiap spesies membawa, bersama dengan adaptasi yang sangat kuno, yang relatif baru, bersama dengan yang sangat kompleks, yang kemunculannya hanya dapat dijelaskan oleh proses evolusi yang sangat panjang - yang relatif sederhana, terbentuk dalam waktu yang lebih singkat.

Kemanfaatan organik, dengan semua signifikansi biologis umumnya, adalah relatif. Ini dinyatakan dalam kenyataan bahwa dalam populasi mana pun, tingkat kesesuaian individu yang berbeda untuk adaptasi spesifik berbeda. Selain itu, ketika kondisi berubah, fitur adaptif tertentu berhenti seperti itu, dan evolusi dapat berjalan ke arah yang baru. Relativitas kemanfaatan terutama dimanifestasikan dengan jelas selama kepunahan massal spesies.

Hukum kemanfaatan organik, seperti telah dicatat, terkait erat dengan hukum seleksi alam. Hubungan ini disebabkan oleh fakta bahwa kemanfaatan organik adalah konsekuensi dari seleksi alam. Pada gilirannya, seleksi alam dilakukan karena relativitas kemanfaatan organik, heterogenitas populasi dalam hal tingkat adaptasi individu dan garis genetiknya terhadap faktor lingkungan tertentu.

Seleksi alam, atau hukum Darwin

1. Komposisi masing-masing spesies populasi karena proses variabilitas herediter, secara genetik heterogen. Heterogenitas ini dapat memanifestasikan dirinya dalam kebugaran yang tidak setara dari individu yang berbeda dan, dengan demikian, keturunan mereka untuk con-. keadaan lingkungan.

2. Di bawah kondisi perjuangan untuk eksistensi, individu yang lebih beradaptasi memiliki peluang lebih baik untuk bertahan hidup dan, sebagai aturan, memberikan lebih banyak keturunan. Karena itu, dari generasi ke generasi, perubahan herediter adaptif dapat meningkat, dan pembawanya semakin mendominasi di antara individu-individu populasi.

3.Keturunan, variabilitas dan seleksi alam, yaitu, pelestarian dominan yang lebih beradaptasi dalam beberapa generasi, adalah faktor dasar evolusi biologis.

tsni. Seleksi alam menentukan sifatnya yang terarah dan adaptif.

4. Dalam biogeocenosis yang berubah dalam ruang dan waktu, di bawah pengaruh seleksi alam, perubahan herediter, yang ditingkatkan oleh isolasi geografis, ekologis dan genetik dari berbagai populasi spesies, proses mereka divergensi(perbedaan), yang mengarah pada pembentukan spesies baru yang terisolasi secara kualitatif. Spesies baru dapat memunculkan genera baru, genera - famili, dll.

5 Dalam kondisi yang relatif stabil, seleksi alam menunjukkan efek menstabilkan, yang diekspresikan dalam konsolidasi dan pelestarian karakteristik genetik populasi dan dalam melindunginya dari penyimpangan herediter yang tidak menguntungkan. Efek stabilisasi seleksi alam menjelaskan pelestarian kekonstanan relatif spesies selama periode waktu yang lama.

Faktor-faktor yang menentukan evolusi biologis, sifat adaptifnya dan isolasi kualitatif spesies, serta taksa dari peringkat yang lebih tinggi, ditemukan oleh Darwin sebagian besar melalui analisis teoretis mekanisme seleksi buatan dan ekstrapolasi temuan ke proses yang terjadi di Alam liar. Dengan demikian, seleksi buatan menjabat sebagai model Darwin untuk seleksi alam.

Ketika menciptakan varietas tanaman budidaya dan keturunan hewan peliharaan, proses terarah pembentukan didasarkan, seperti yang ditunjukkan Darwin, tiga faktor: keturunan, variabilitas dan seleksi buatan, yaitu pelestarian dan reproduksi individu dan varietas yang semakin memenuhi tujuan manusia . Di bawah aksi gabungan dari faktor-faktor ini, varietas dan keturunan baru terbentuk, yang berbeda satu sama lain sebagai akibat dari perbedaan, kadang-kadang bahkan lebih signifikan daripada spesies alami. Pada saat yang sama, sifat neoplasma yang diperbaiki secara turun-temurun di bawah pengaruh seleksi memenuhi tujuan pemulia.

Selain buatan pemilihan metodologi, Darwin mengungkapkan bentuk buatan seleksi tidak sadar. Seleksi metodis adalah dasar dari kesadaran

Nuhkegiatan peternak. Dalam seleksi tidak sadar, aktivitas seleksi bawah sadar seseorang dimanifestasikan, meninggalkan individu terbaik dan varietas terbaik untuk reproduksi. Seleksi tidak sadar aktif selama periode domestikasi hewan liar dan domestikasi tumbuhan liar dan berlanjut selama ribuan tahun sampai munculnya seleksi metodis. Dengan demikian, manusia telah lama melakukan kegiatan pemuliaan tanpa menyadari konsekuensi evolusionernya.

Sebuah analog dari seleksi buatan di alam liar adalah seleksi alam, yaitu pelestarian individu yang lebih beradaptasi, dominasi mereka dalam reproduksi dan multiplikasi keturunan. Darwin melihat prasyarat untuk seleksi alam, prinsip pemuliaannya di perjuangan untuk eksistensi, yang dihadapi individu dari populasi mana pun. Seleksi alamlah yang memastikan sifat adaptif dari evolusi, karena mekanisme kerjanya adalah mempertahankan yang terkuat. Adapun dua faktor dasar evolusi lainnya - keturunan dan variabilitas, mereka juga merupakan karakteristik dari semua bentuk kehidupan.

Menunjuk pada analogi yang mendalam dari seleksi buatan dengan proses yang tak terhindarkan terjadi di alam liar, Darwin dengan demikian secara meyakinkan mendukung teorinya tentang asal usul spesies melalui seleksi alam. Darwin mendukung buktinya dengan materi faktual terkaya tentang variabilitas tumbuhan dan hewan. Selain itu, ia melakukan eksperimen ekstensif tentang penyerbukan silang dan penyerbukan sendiri pada tanaman, serta eksperimen dengan tanaman pemakan serangga. Studi tentang contoh adaptasi spesifik ini berfungsi sebagai argumen tambahan yang mendukung teori seleksi alam.

Tidaklah berlebihan untuk menyatakan bahwa doktrin Darwin selamanya akan tetap menjadi landasan biologi teoretis, karena doktrin itu mempengaruhi hampir semua bagian utamanya dan memberikan interpretasi sistemik-historis dari bentuk biologis gerak materi.

Dalam perkembangan lebih lanjut ilmu biologi, gagasan Darwin tentang mekanisme spesiasi semakin dalam. Ditemukan bahwa SD

objek dari proses ini adalah populasi, yaitu e. sekelompok individu dari spesies yang sama. Fitur yang terungkap alopatrik dan simpatrik spesiasi, yaitu spesiasi dengan dan tanpa isolasi geografis. Peran kombinasional, yaitu, timbul selama hibridisasi, variabilitas dan poliploidi dalam proses spesiasi. Sifat hereditas dan variabilitas terungkap, gagasan tentang genotipe dan fenotipe, variabilitas mutasi dan modifikasi, sifat dominan dan resesif dikembangkan. Saat ini, semua gagasan ini termasuk dalam gudang senjata teori evolusi, yang merinci aspek-aspeknya tentang hereditas dan variabilitas.

Yang sangat penting bagi perkembangan teori evolusi adalah studi yang memungkinkan untuk memperdalam pemahaman tentang evolusi ontogeni dan dengan demikian mengatasi keterbatasan interpretasi peran evolusioner variabilitas yang muncul setelah Darwin dalam kerangka sempit menentang beberapa teori evolusi. bentuknya kepada orang lain, tanpa memperhitungkan perubahan organisme secara keseluruhan.

Sebagai penutup bagian tentang evolusi biologis, kita harus memikirkan pertanyaan apakah sifat progresifnya adalah alami, apakah ia mengikuti esensi seleksi alam. Jika kita mengingat kemajuan biologis (ekologis), maka perlu dicatat bahwa itu adalah konsekuensi langsung dari seleksi alam, persaingan untuk ruang hidup yang terjadi di ekosistem apa pun. Kemajuan morfofisiologis, Rumitnya organisasi makhluk hidup dalam perjalanan evolusinya merupakan hasil seleksi alam dengan latar belakang rumitnya kondisi lingkungan biotik dan abiotik, di mana kemajuan morfofisiologis memberikan keuntungan khusus. Jadi, penyebabnya bukanlah seleksi itu sendiri, melainkan seleksi yang berlangsung dalam kondisi-kondisi tertentu.

Jika munculnya kondisi seperti itu tidak dapat dihindari dalam evolusi biosfer, maka kemajuan morfofisiologis tidak dapat dihindari. Munculnya tumbuhan dan hewan air di darat, perubahan dari iklim lembab menjadi kering, pembangunan gunung, transisi nenek moyang manusia dari gaya hidup arboreal ke terestrial, timbulnya dan mundurnya gletser, pembentukan zona iklim dingin dan sedang - semua perubahan ini ada dalam sejarah Bumi.

masuk akal. Akibatnya, neoplasma biologis, termasuk yang progresif, yang berlangsung di bawah pengaruh perubahan ini, juga alami. Munculnya manusia juga wajar.

Oleh karena itu, tampak jelas bahwa kemajuan morfofisiologis sebagai arah utama perkembangan historis bentuk-bentuk organik adalah ciri alami evolusi biologis pada jalur dari munculnya kehidupan hingga pembentukan manusia, yang merupakan tahap tertinggi dalam sejarah perkembangan makhluk hidup. alam yang hidup.

Perkembangan individu organisme

studi tentang perkembangan individu organisme adalah tugas embriologi, fisiologi usia, biologi perkembangan, gerontologi. Saat ini, pembentukan biologi perkembangan molekuler sedang berlangsung. Materi faktual yang terakumulasi di dalamnya menjadi dasar bagi berbagai kesimpulan teoretis. Namun, teori biologi umum tentang perkembangan individu pada tingkat hukum molekuler belum dirumuskan. Oleh karena itu, kami akan membatasi diri pada hukum biologis umum dari perkembangan individu suatu organisme, yang ditemukan sebelum dimulainya era penelitian molekuler.

Bagian ini menyajikan hukum penuaan dan pembaruan ontogenetik, atau hukum Krenke, yang menafsirkan pertanyaan tentang penuaan dan kematian yang tak terhindarkan dan sifat biologis umum dari proses pembaruan yang menjamin kelangsungan hidup. Pertimbangkan juga hukum integritas 1 ontogenesis, atau hukum Driesch. Sementara menolak vitalisme Driesch dengan sopan, kita harus secara adil mengakui peran ilmuwan Jerman dalam penemuan hukum ini. Kami akan mencoba memberikan interpretasi materialistis, menggunakan ide-ide modern tentang faktor sistemik dan regulasi perkembangan organisme. Salah satu masalah penting perkembangan individu adalah masalah evolusi ontogeni, atau hubungan antara ontogeni dan filogeni. Tanpa menyentuh esensi dari masalah ini

kami akan menekankan pentingnya sebagai penghubung penting antara berbagai cabang biologi teoretis,

Hukum penuaan dan pembaruan ontogenetik, atau hukum Krenke

1. Kehidupan setiap organisme terbatas dalam durasinya. Harapan hidup ditentukan oleh faktor keturunan dan kondisi keberadaan organisme.Pergerakan progresif organisme menuju kematian alami, menuju penghentian keberadaan individu karena itu penuaan, dimanifestasikan dalam melemahnya, kepunahan kehidupan.

2. Kehidupan suatu spesies, berbeda dengan kehidupan individu, berpotensi tidak dibatasi waktu dan, asalkan kondisi yang menguntungkan untuk keberadaannya tetap tidak berubah, ia dapat berlanjut selama yang Anda inginkan. Kelangsungan hidup suatu spesies dijamin oleh reproduksi individu-individunya. Gerakan progresif menuju reproduksi, proses yang memastikan reproduksi, oleh karena itu merupakan aspek terpenting dari perkembangan individu organisme untuk spesies.

3. Sisi pengembangan individu ini didorong oleh proses. pembaruan, mengalir di dalam tubuh. Manifestasi utama dari proses pembaruan adalah neoplasma materi hidup, pembelahan sel, morfogenesis, proses regenerasi, pembuahan.

4. Proses pembaruan berlawanan dengan proses penuaan Kesatuan kontradiktif dari proses-proses ini membentuk dasar dari perkembangan individu organisme. Pada cabang naik kurva usia didominasi oleh pembaruan, pada ke bawah- penuaan.

5. Faktor lingkungan yang berbeda dapat mendorong atau melawan penuaan dan karenanya melawan atau memfasilitasi pembaruan. Oleh karena itu, dalam perkembangan individu organisme, ambiguitas kalender dan usia fisiologis. Sel, jaringan, dan organ yang berbeda dari organisme multiseluler mungkin berbeda dalam usianya sendiri, di mana:

22

usia total organisme pada saat pembentukannya juga ditumpangkan. Perbedaan usia terutama terlihat jelas pada organ metamerik tanaman.

6. Perubahan terkait usia pada organ-organ ini, yang mencerminkan hubungan antara penuaan dan pembaruan, dimanifestasikan dalam perubahan morfologis, fisiologis, dan biokimiawi yang alami. Ini memungkinkan, sesuai dengan karakteristik usia yang sesuai, untuk mengidentifikasi kondisi pendahuluan untuk perkembangan organisme, untuk memprediksi kematangan awal dan karakteristik turun-temurun lainnya pada tahap awal, karena tingkat penuaan dan pembaruan.

Hukum penuaan dan pembaruan ontogenetik adalah formulasi biologis umum dari ketentuan utama teori penuaan siklik dan peremajaan tanaman oleh ahli botani Soviet Nikolai Petrovich Krenke (1892-1939). Dalam undang-undang ini, kami menetapkan lagi konten biologis umum dari konsep Krenke, tanpa menyimpang dari esensi ideologis dan teoretisnya.

Pola variabilitas tanaman yang berkaitan dengan usia, diidentifikasi oleh Krenke melalui penggunaan metode kuantitatif yang dikembangkan olehnya untuk analisis morfologi perkembangan tunas (lihat kurva usia pada Gambar 3), dijelaskan berdasarkan pemahaman dialektis-materialistik perkembangan sebagai pelenyapan terus-menerus dari yang lama dan munculnya yang baru. Teori Krenke didasarkan pada konsep dialektika materialis, yang menurutnya, menurut Engels, "penolakan kehidupan pada dasarnya terkandung dalam kehidupan itu sendiri," dan kehidupan harus dipertimbangkan "dalam kaitannya dengan hasil yang diperlukan, yang terus-menerus terkandung dalam kehidupan. itu di dalam embrio - kematian." ...

Ada sekitar 200 hipotesis tentang sifat penuaan. Banyak dari mereka hanya untuk kepentingan sejarah. Misalnya, hipotesis yang mengurangi proses penuaan hingga meracuni tubuh sendiri, hingga menipisnya pasokan enzim atau zat lain. Saat ini, pandangan diterima secara luas, menurut co-.

1 Engels F. Dialektika Alam. Marx K. dan Engels F / Saya op. - T, 20. - S. 610.

23

Mekanisme molekuler adalah landasan penuaan - penghancuran (pelanggaran integritas) DNA dalam proses gerakan maju tubuh menuju kematian alami. Namun, sesuai dengan hukum di atas, berdasarkan teori Krenke, proses penuaan dikaitkan dengan proses pembaruan. Oleh karena itu, proses penghancuran DNA dalam ontogenesis harus menolak proses yang sepadan dengannya ganti rugi, pemulihan DNA.

Sifat biologis umum dari hukum penuaan dan pembaruan ontogenetik memaksa kita untuk menyimpulkan bahwa perbaikan DNA di bawah aksi enzim perbaikan bukanlah fenomena khusus. Ini sangat penting dalam proses perkembangan individu, mengkondisikan proses pembaruan dan menunda penuaan tubuh.

Dalam organisme multiseluler, terutama hewan, proses penuaan dan pembaruan bersifat sistemik. Mereka tidak terbatas pada perubahan sel, tetapi sebagian besar disebabkan oleh perubahan terkait usia dalam elemen struktural yang membentuk tingkat organisasi makhluk hidup yang lebih tinggi (jaringan, organ, tubuh secara keseluruhan). Ini adalah manifestasi dari integritas ontogeni.

Hukum penuaan dan pembaruan ontogenetik mengungkapkan salah satu aspek penting dari kandungan biologis konsep waktu, yang diekspresikan, khususnya, dalam rentang kehidupan individu. Dalam biologi modern konsep waktu memiliki kepentingan mendasar yang sama seperti dalam fisika. Reaksi biokimia, transmisi kegembiraan saraf, irama jantung, fase dan tahapan perkembangan individu, perubahan biocenosis, tahapan evolusi - setiap proses yang terjadi di alam yang hidup pada tingkat molekuler dan seluler, pada tingkat organ individu, individu, populasi, biogeocenosis dan biosfer secara keseluruhan , ditandai dengan durasi yang cukup pasti. Karakteristik temporal sistem kehidupan juga diekspresikan dalam fenomena seperti bioritme, yang dikondisikan oleh karakteristik turun-temurun dari objek hidup dan kondisi eksternal. Karakteristik temporal (temporal) dari objek dan proses biologis merupakan indikator kuantitatif yang penting. Mempelajari mereka kronobiologi(kronoge-

netika, kronofisiologi, kronoekologi). Di persimpangan ilmu biologi dan geologi adalah geokronologi, yang menentukan zaman kuno dan durasi periode perkembangan dunia organik.

Untuk pembentukan kronobiologi, ide-ide VI Vernadsky sangat penting, khususnya, yang dipresentasikan olehnya pada akhir tahun 1931 pada pertemuan umum Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet dalam laporannya "Masalah Waktu dalam Sains Modern. " Vernadsky mengambil masalah waktu di luar kerangka tradisional fisika dan menempatkan dia sebagai ilmu alam yang luas dan masalah filosofis, yang juga terkait langsung dengan geologi, biologi, dan bidang ilmu alam lainnya. Namun demikian, hingga hari ini, para filsuf, dengan beberapa pengecualian, ketika menganalisis isi konsep waktu, hanya mempertimbangkan interpretasi fisik masalah dan hampir tidak memperhitungkan aspek kimia, biologi, geologis, kosmogoniknya.

Dalam fisika modern, terutama dalam karya-karya populer, kemungkinan mendasar dan bahkan teknis untuk menciptakan apa yang disebut mesin waktu, yang memungkinkan seseorang melakukan perjalanan ke masa depan yang jauh, diakui secara luas. Konsep "perjalanan waktu" diajukan sebagai konsekuensi tak terelakkan dari teori relativitas, yang diciptakan oleh Albert Einstein dan dikonfirmasi dalam perkembangan fisika teoretis dan eksperimental. XX v. Menurut fisikawan teoretis, pada pesawat ruang angkasa yang bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya, durasi interval waktu antara dua peristiwa apa pun menurut jam "bumi dan roket" dihubungkan dengan rumus sederhana:

T rudal ^ - Saya/ 0 2

T Tanah ~~ V~"

di mana t 1 - interval waktu,v- kecepatan roket relatif terhadap Bumi, dengan adalah kecepatan cahaya.

Berdasarkan rumus ini, filsuf M. V. Mosta-panenko menulis: “Setelah terbang ke nebula Andromeda dengan percepatan 3 G , seorang musafir yang kembali ke Bumi akan berusia 20 tahun, yang tidak seberapa! Tetapi lebih dari satu setengah juta tahun akan berlalu di Bumi selama ini!" 2.

2 Mostepanenko M. C. Esensi materialistik teori relativitas Einstein. - M.: Sotsekgiz, 1961.-- P. 138.

Memperluas apa yang disebut paradoks jam ke tubuh manusia, sang filsuf melupakan fakta bahwa dengan rumus di atas, seperti dalam teori relativitas secara keseluruhan, kita berbicara tentang waktu fisik. Dan waktu biologis sama sekali tidak identik dengan waktu fisik, yang mengikuti hukum penuaan dan pembaruan ontogenetik, yang tidak hanya menegaskan ketidaksetaraan usia fisiologis dan kalender organisme, tetapi juga dengan tegas menolak kepercayaan akan kemungkinannya. keabadian, yang begitu mudah diterima oleh orang-orang yang jauh dari biologi.

Dari sudut pandang kronobiologis, akan lebih sah untuk mempertimbangkan efek perubahan aliran waktu fisik dalam roket yang bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya pada aktivitas vital dan karakteristik temporal seorang penjelajah ruang angkasa tidak secara langsung, tetapi melalui perubahan faktor lingkungan di pesawat ruang angkasa, seperti suhu atau intensitas latar belakang radiasi pengion. Jika fisikawan menunjukkan bagaimana faktor-faktor ini akan berubah karena efek relativistik dalam pesawat ruang angkasa, maka dimungkinkan untuk mensimulasikan dalam eksperimen nyata sisi biologis dari perjalanan fantastis ini. Namun, ini bahkan tidak memerlukan eksperimen khusus, karena sifat ketergantungan tubuh manusia pada faktor-faktor ini diketahui. Dalam hal ini, tentu saja, tidak ada alasan untuk percaya bahwa perubahan dalam faktor-faktor ini atau faktor lainnya akan secara signifikan meningkatkan rentang hidup seorang astronot di luar batas yang ditentukan oleh keturunannya dan radikal genetik spesies. Turunan langsung hukum biologi dari hukum fisika dapat menyebabkan kesalahan serius, yang terjadi pada pertanyaan tentang "mesin waktu".

Menyetujui ide-ide pendekatan sistem dalam sains modern, L. Bertalanffy menekankan bahwa model verbal (verbal) dari sistem yang dipelajari lebih baik daripada tidak adanya model atau model matematika yang mendistorsi kenyataan. Rumus di atas ternyata hanya model seperti itu, mendistorsi realitas, ketika diperluas ke fenomena biologis. Dalam hal ini, pantaslah mengutip kata-kata A: A. Lyapunov, yang mencatat bahwa interpretasi rasional dari

masalah kualitas tidak mungkin sampai masalah kualitas ditangani dengan benar.

Hukum integritas ontogenesis, atau hukum Driesch

1. Integritas organisme - kesatuan internalnya, otonomi relatif, sifat-sifatnya yang tidak dapat direduksi menjadi sifat-sifat bagian individualnya, subordinasi bagian-bagian ke keseluruhan - dimanifestasikan selama semua tahap ontogenesis. Jadi, ontogeni adalah kesatuan yang teratur dari keadaan integritas yang bergantian secara berurutan. Kemanfaatan organik dimanifestasikan dalam integritas pengembangan individu.

Saya 2. Integritas ontogenesis didasarkan pada tindakan faktor regulasi sistemik: sitogenetik, morfogenetik, morfofisiologis, hormonal, dan kebanyakan hewan juga neurohumoral. Faktor-faktor ini, yang bertindak berdasarkan prinsip umpan balik, mengoordinasikan jalannya perkembangan dan aktivitas vital organisme secara keseluruhan yang aktif dalam hubungannya dengan kondisi lingkungan.

3. Sifat integritas memiliki ekspresi kuantitatif yang tidak sama untuk perwakilan spesies yang berbeda, untuk individu, tahapan, dan keadaan organisme yang berbeda. Pada tumbuhan, integritas biasanya kurang menonjol dibandingkan pada hewan. Dalam proses regenerasi, yaitu pemulihan bagian yang hilang atau pemulihan organisme dari suatu bagian, integritas meningkat. Meningkatnya kompleksitas organisasi dalam proses ontogeni dan filogenesis, penguatan fungsi koordinasi faktor regulasi sistemik organisme berarti peningkatan integritas.

4. Perubahan filogenetik adalah inti dari perubahan ontogenesis integral yang terjadi di bawah kondisi pengaruh seleksi alam pada faktor regulasi sistemik. Oleh karena itu, sifat integritas dipertahankan oleh organisme tidak hanya dalam individu mereka, tetapi juga dalam perkembangan historis mereka.Perubahan yang menghancurkan integritas tersapu oleh seleksi. Hukum biologi teoretis, yang dalam sejarah sains dikaitkan dengan nama ahli embriologi Jerman Hans

Driesch (1867-1914), mengatakan bahwa perkembangan individu suatu organisme adalah proses integral dan keadaan masa depan setiap elemen berkembang adalah fungsi dari posisinya secara keseluruhan. Mengkonkretkan dan mengembangkan formulasi ini dalam terang data ilmiah (sebagai lawan dari interpretasi idealis dalam vitalisme), kita sampai pada hukum integritas ontogenesis - hukum yang memberikan interpretasi materialistik dari salah satu aspek yang paling sulit dari kehidupan. perkembangan individu organisme.

Beralih ke sejarah penemuan hukum ini, kami mencatat bahwa hal itu disebabkan oleh prinsip korelasi, didirikan oleh Cuvier dan memungkinkan ilmuwan ini untuk merekonstruksi struktur banyak fosil hewan secara keseluruhan dari sisa-sisa individu. Fenomena ini terkait dengan hukum yang sama variabilitas korelatif, yang menarik perhatian Darwin. Untuk memahami integritas ontogenesis, penemuan oleh I.P. Pavlov dan murid-muridnya tentang peran sistem saraf pusat sebagai faktor pengatur yang memastikan integritas organisme hewan dan manusia sangat penting. Sifat sistemik dari proses penuaan pada manusia dan hewan ditunjukkan dalam studi A.V. Nagorny dan rekan-rekannya. Integritas organisme tumbuhan dalam proses perkembangan individunya diselidiki oleh M. x ... Chailakhyan dan ahli fisiologi tumbuhan lainnya. Penelitian embriologi sangat penting dalam mengungkap integritas ontogenesis, yang asal-usulnya adalah KF Wolf dan KM Baer. Interpretasi evolusioner yang mendalam tentang integritas organisme dalam perkembangan individu dan sejarahnya diberikan oleh II Shmalyauzen, yang mengembangkan ide-ide AN Severtsov tentang masalah ini.

Mari kita pertimbangkan secara lebih rinci beberapa aspek dari generalisasi yang membentuk isi utama dari hukum integritas ontogeni. Diketahui bahwa perkembangan individu dari semua organisme adalah dipentaskan karakter. Pada virus, tahapan dikaitkan dengan siklus hidup, dengan reproduksi dan transisi dari satu sel ke sel lainnya. Perkembangan individu organisme uniseluler meliputi fase-fase siklus sel, seperti mitosis, fase prasintesis, fase sintesis DNA, dan fase pascasintesis. Dalam ontogeni banyak tanaman, ada tahapan pergantian generasi yang dapat dibedakan dengan jelas (seksual dan aseksual). Tumbuhan dan terutama hewan

tahapan yang digambarkan dengan jelas: embrio, muda, dewasa dan usia tua. Pembagian ontogeni yang lebih fraksional juga dimungkinkan.

Menurut tahap perkembangan dan tingkat integritas, seseorang harus membedakan antara: 1) keseluruhan sitogenetik, melekat dalam sel pembagi individu; 2) keseluruhan embrio, mengkarakterisasi fase pembelahan telur, diferensiasi, morfogenesis dan pertumbuhan embrio dalam membran embrio; 3) keseluruhan ontogenetik postembrionik, ciri tahapan remaja dan kedewasaan; 4) keseluruhan involusional, mencerminkan sifat sistemik dari perkembangan involusi organisme pada tahap usia tua.

Setiap tingkat integritas dicirikan oleh serangkaian faktor sistemik dan regulasinya sendiri. Namun, setelah muncul pada satu tahap perkembangan, faktor tertentu dapat bertahan dalam satu atau lain bentuk pada yang berikutnya, berintegrasi dengan sistem regulasi baru.

Dalam keseluruhan sitogenetik, sel yang membelah secara terpisah, kontrol sitoplasmik adalah regulasi utama yang penting, dan kemudian interaksi DNA, RNA, dan protein. Dalam proses sintesis template, informasi genetik ditransfer dari DNA ke RNA, dan dari RNA ke protein. Pada gilirannya, melakukan umpan balik, protein enzim dan metabolit efektor memainkan peran pengatur fungsi DNA. Sisi lain dari integritas sel adalah sifat lekas marah, yang memanifestasikan dirinya dalam respons struktural dan fungsionalnya terhadap pengaruh lingkungan.

Dalam keseluruhan embrio, sistem regulasi morfogenetik ikut berperan, dimanifestasikan dalam interaksi seluler dan jaringan melalui protein yang berperan sebagai faktor pemicu embriogenesis. Dalam hal ini, faktor lain juga penting, yang menentukan integritas perkembangan embrio. Misalnya, organisasi spatio-temporalnya, fiksasi setiap elemen sistem yang berkembang dalam ruang dan waktu, polaritas dan pengaturan diri sistem, penyesuaian diri bersama, adaptasi bersama elemen-elemennya.

Pada tumbuhan tingkat tinggi, interaksi daun dan akar dengan batang, tempat organ generatif terbentuk, sangat penting. Selain aliran, pengumpan

zat, interaksi dilakukan oleh sistem regulasi hormonal dan iritabilitas tanaman.

Pada hewan pada tahap postembrionik, regulasi neurohumo-moral dan hormonal sangat penting untuk menjaga integritas. Pada saat yang sama, mekanisme regulasi morfofisiologis yang lebih spesifik beroperasi: interaksi langsung organ, jaringan, dan interaksi seluler. Sepanjang semua tahap ontogenesis pada tumbuhan dan hewan, sistem pengaturan intraseluler berfungsi.

Faktor regulasi sistemik memastikan pelestarian keteguhan relatif, identitas diri organisme dan pada saat yang sama menentukan perkembangan progresifnya. Seiring dengan manifestasi pengorganisasian diri sistemik ini, karakteristik cabang perkembangan menaik, pada cabang turunnya, pada tahap usia tua, ada disorganisasi sistemik.

Peran faktor sistemik dan regulasi yang memastikan integritas perkembangan semakin terungkap dalam studi analitik eksperimental biologi molekuler dari perkembangan suatu organisme. Kompleksitas masalah yang timbul dalam kasus ini disebabkan oleh fakta bahwa jalannya perkembangan organisme secara keseluruhan dari proses ini tidak ditentukan sebelumnya oleh DNA sel, tetapi disebabkan oleh mengembangkan keseluruhan(sitogenetik, embrionik, dll). Oleh karena itu, pemisahan analitis faktor perkembangan, penentuannya hanya oleh struktur DNA tidak cukup untuk memahami hukum ontogenesis. Pendekatan ini, yang sangat kompleks dalam dirinya sendiri, harus diintegrasikan dalam analisis ilmiah berdasarkan pemahaman historis-sistemik dari fakta eksperimental perkembangan individu organisme secara keseluruhan. Ini memperumit tugas peneliti, tetapi hanya dengan cara ini, melalui analisis faktor-faktor perkembangan sistemik, integritas ontogenesis dapat diungkapkan, yang tanpanya mustahil untuk sepenuhnya menyadarinya.

Fisiolog - esensi biokimia kehidupan

fisiologi, kimia biologi dan biofisika terkait erat dengan biologi teoretis, karena bersama-sama mereka memecahkan masalah kriteria biokimia dan fisiologis.

Esensi biokimia kehidupan.

Pada bidang umum ilmu-ilmu yang ditunjukkan inilah hukum komposisi kimia makhluk hidup, dan hukum organisasi sistemik proses biokimia, yang disajikan di bawah ini, termasuk. Hukum-hukum ini didasarkan pada definisi yang diusulkan oleh Engels: "Hidup adalah cara keberadaan tubuh protein, momen esensialnya adalah pertukaran zat yang konstan dengan alam eksternal di sekitarnya, dan dengan penghentian metabolisme ini, kehidupan juga berhenti. "3.

Engels tidak menganggap definisinya sebagai lengkap, dan dengan mempertimbangkan esensi fisiologis dan biokimia dari kehidupan, kita harus memperluas cakupan definisi ini, dengan mempertimbangkan generalisasi dan formulasi selanjutnya yang memperhitungkan perkembangan ilmu pengetahuan selanjutnya di bidang ini.

Hukum komposisi kimia makhluk hidup, atau hukum pertama Engels

1.Bahan dasar makhluk hidup terdiri dari senyawa organik karbon, yang selama aktivitas vital tubuh mengalami transformasi biokimia. Inti dari transformasi ini adalah proses asimilasi dan disimilasi, yaitu. akhirnya, konstruksi tubuh hidup dari nutrisi yang datang dari luar dan penguraian zat organik dengan pelepasan energi yang digunakan dalam proses kehidupan. Totalitas asimilasi dan disimilasi merupakan metabolisme tubuh, atau metabolismenya.

2. Peran fundamental pertukaran zat

3 Engels F. Dialektika Alam. - S.616,

milik protein-enzim sebagai katalis dan pengatur reaksi biokimia. Selain itu, protein melakukan fungsi pembentuk struktur, motorik, transportasi, imunologi, dan energi.

3. Biosintesis protein terjadi dengan partisipasi asam nukleat, struktur polimer yang menentukan urutan pergantian asam amino dalam molekul protein yang disintesis. Memiliki kemampuan untuk mentransfer informasi genetik, asam nukleat memainkan peran unik dalam fenomena hereditas, biosintesis protein, dan perkembangan individu organisme. Seiring dengan protein, asam nukleat merupakan prinsip dasar kehidupan.

4. Selain protein dan asam nukleat, banyak senyawa organik lain yang terdapat dalam tubuh makhluk hidup, khususnya lemak dan karbohidrat, membawa fungsi pembentuk struktur dan energi khusus, serta penyimpanan universal energi kimia - asam adenosin trifosfat(ATP). Dari zat anorganik tubuh hidup, air sangat penting, jika tidak ada aktivitas vital yang tidak mungkin.

Mendefinisikan kehidupan sebagai bentuk keberadaan tubuh protein, Engels dengan demikian menekankan peran unik protein sebagai dasar biokimia utama kehidupan. Sekarang secara umum diketahui bahwa protein enzim mengkatalisis dan mengatur biosintesis semua zat organik yang terbentuk di dalam sel dan semua proses biokimia lainnya yang terjadi di dalamnya. Protein membentuk dasar struktural organel sel, menyebabkan iritabilitas sel dan manifestasi lain dari aktivitas vital.

Menentukan esensi fisiologis dan biokimia kehidupan, para ilmuwan modern menyebutnya sebagai prinsip dasarnya, selain protein, asam nukleat - DNA "RNA. Penambahan ini cukup masuk akal, karena, ternyata, asam nukleat memainkan peran yang menentukan dalam biosintesis protein dan transfer sifat turun-temurun. Dengan demikian, bahan dasar kehidupan terdiri dari zat polimer yang sangat spesifik - protein dan asam nukleat, yang bersama-sama dengan komponen lain membentuk unsur dasar.

32

Saya menyanyikan unit struktural dan fungsional kehidupan - sel.

Jelas, orang harus membedakan antara prinsip material kehidupan dan materi hidup secara keseluruhan. Dalam kasus pertama, yang kami maksud adalah komponen kimia utama sel yang menentukan proses biosintesis dan reproduksi, dan dalam kasus kedua, seluruh rangkaian zat seluler dan antar sel dari tubuh yang hidup.

Dalam organisasi struktural dan fungsional sel, peran lipid terutama terkait dengan partisipasinya dalam pembentukan membran plasma, di mana proses biokimia berlangsung, serta dalam pembentukan cadangan nutrisi. Berbagai karbohidrat melakukan fungsi metabolisme, merupakan produk utama fotosintesis, nutrisi cadangan, merupakan bagian penting dari biomassa tanaman, menjadi bagian dari dinding sel. Adapun ATP, zat ini, yang ada di setiap sel hidup, memainkan peran sentral dalam metabolisme energi. Komponen organik lain dari materi hidup tidak memiliki arti universal seperti itu dan oleh karena itu tidak diberi nama secara spesifik.

Dimasukkannya air dalam komposisi makhluk hidup dijelaskan oleh fakta bahwa air terkandung sebagai komponen penting dalam setiap makhluk hidup. Ini adalah lingkungan di mana proses biokimia berlangsung. Selain itu, sebagai reagen kimia, air terlibat dalam hidrolisis zat organik, fotosintesis, dan proses lainnya. Dalam larutan berair, ionisasi zat anorganik yang mengambil bagian dalam reaksi biokimia terjadi. Kandungan air dalam sel biasanya 60-80% dan lebih, yang juga menentukan sifat mekanik tubuh makhluk hidup.

Keunikan senyawa karbon organik, terutama protein dan asam nukleat, menentukan sifat universal hukum komposisi kimia makhluk hidup.

Hukum organisasi sistemik proses biokimia, atau hukum Bertalanffy

1. Setiap organisme adalah organisme yang terbuka, tidak seimbang, memperbaharui diri, mengatur diri sendiri, mengembangkan diri, mereproduksi diri

33

aktif sistem. Proses biokimia yang terjadi di dalamnya dicirikan oleh pengaturan spatio-temporal dan ditujukan untuk pembaruan diri dan reproduksi sistem secara keseluruhan.

2.Keterbukaan sistem kehidupan memanifestasikan dirinya dalam pertukaran materi, energi, dan informasi dengan lingkungan. Non-ekuilibrium sistem kehidupan diekspresikan dalam perubahannya yang tak terelakkan.

3.Dapat diperbarui sendiri sistem kehidupan terdiri dari penggantian konstan zat yang dapat dirusak dari tubuh hidup dengan yang baru disintesis. Proses ini menyediakan pertahanan diri sistem. Regulasi diri dinyatakan dalam pemeliharaan dalam tubuh hidup dari kondisi yang diperlukan untuk pelestarian diri.

4. Kemampuan sistem kehidupan untuk pengembangan diri dan reproduksi diri, seperti properti lainnya, itu tunduk pada seleksi alam. Ini menentukan organisasi struktural dan fungsional dari tubuh yang hidup, sifat biologis dan spesifiknya secara umum yang memastikan pelestarian sistem biologis dalam perkembangan individu dan historisnya.

5. Alasan langsung yang menentukan kemampuan sistem kehidupan untuk pengembangan diri dan reproduksi diri adalah fitur struktural dan fungsional asam nukleat dan protein, penuaan dan pembaruan tubuh yang hidup, proses metabolisme secara keseluruhan.

6.Aktivitas sistem kehidupan dimanifestasikan dalam selektivitasnya dalam kaitannya dengan sumber nutrisi, energi, dan informasi eksternal, dalam iritabilitas (aktif, khususnya motorik, reaksi terhadap pengaruh eksternal), dalam pembentukan enzim adaptif, reaksi imunologis, bentuk perilaku aktif.

7. Transformasi zat dalam tubuh hidup diekspresikan dalam proses katalitik bertingkat yang membentuk rantai linier dan bercabang, siklus tertutup dan jaringan reaksi biokimia tubuh hidup.Keteraturan sistem reaksi ini dipastikan oleh mekanisme genetik kontrol metabolisme melalui induksi dan represi biosintesis enzim. Seiring dengan ini-sederhana-

34

pemisahan reaksi biokimia dalam sel, regulasi aktivitas enzim dengan mengubah konsentrasi substrat, aktivator dan inhibitor, organisasi multi-enzim reaksi multistage, regulasi hormonal dan neuro-humoral katalisis enzimatik. Fungsi faktor pengatur metabolisme sistemik ini, yang bertindak terutama sesuai dengan prinsip umpan balik, tunduk pada pelestarian dan pengembangan organisme secara keseluruhan. Jika hukum pertama Engels mencirikan sifat material yang substansial dari materi hidup, maka hukum Bertalanffy menyangkut karakteristik fungsional tubuh hidup, sifat paling umum dari proses fisiologis dan biokimia yang terjadi di dalamnya. Mengikuti Ludwig von Bertalanffy (1901 - 1972), menganggap tubuh sebagai sistem terbuka, pertama-tama kami maksudkan bahwa untuk keberadaannya diperlukan pertukaran materi dan energi dengan lingkungan. Dalam hal ini, kami mengingat beberapa konsep dan fakta umum.

Untuk nutrisi autotrofik organisme termasuk senyawa anorganik, terutama CO, ion amonium, nitrat, asam fosfat, kalium, kalsium, natrium, senyawa yang mengandung apa yang disebut elemen jejak, diperlukan dalam jumlah yang relatif kecil ( Fe, Mg, M N, B, Si, Zn dan sebagainya.). Kelompok utama organisme autotrofik terdiri dari tumbuhan hijau. Sumber energi bagi mereka adalah energi cahaya Matahari. Oleh karena itu, mereka juga disebut fototrofik organisme. Selain tumbuhan hijau, ini termasuk ganggang biru-hijau dan bakteri fotosintetik. Kelompok khusus organisme autotrof adalah kemotrofik bakteri yang menerima energi dalam proses pengubahan senyawa anorganik.

Untuk makanan heterotrofik organisme membutuhkan senyawa organik: protein, lemak, karbohidrat, vitamin. Organisme ini, seperti organisme autotrofik, juga membutuhkan senyawa anorganik kalium, kalsium, natrium, dan elemen mikro. Semua hewan, jamur, dan banyak mikroorganisme termasuk dalam organisme heterotrofik.

Perlu dicatat bahwa protein, lemak, dan karbohidrat kompleks dalam saluran pencernaan hewan di bawah pengaruh

enzim dipecah menjadi bagian-bagian penyusunnya - asam amino, asam lemak, monosakarida, yang memasuki aliran darah. Dari senyawa-senyawa tersebut di dalam sel-sel tubuh terjadi biosintesis zat-zat dalam tubuh makhluk hidup. Sumber energi bagi organisme heterotrofik adalah energi kimia zat gizi yang mengalami oksidasi biologis di dalam tubuh.

Sumber utama nitrogen untuk organisme heterotrofik adalah protein, untuk autotrofik - garam asam nitrat dan amonium. Namun, beberapa mikroorganisme mampu mengasimilasi nitrogen molekuler. Ini termasuk bakteri nodul, azotobacter, pengikatan nitrogen alga biru-hijau.

Kebutuhan untuk masuk ke badan air, jelas, tidak perlu

Hukum lingkungan- hukum umum dan prinsip interaksi masyarakat manusia dengan lingkungan alam.

Arti penting dari hukum-hukum ini terletak pada pengaturan sifat dan arah aktivitas manusia dalam ekosistem dari berbagai tingkatan. Di antara hukum ekologi, dirumuskan oleh penulis yang berbeda, yang paling terkenal adalah empat hukum-kata-kata mutiara dari ilmuwan lingkungan Amerika Barry Commoner (1974):

• "Semuanya terhubung dengan segalanya"(hukum hubungan universal antara hal-hal dan fenomena di alam);
• "Semuanya harus pergi ke suatu tempat"(hukum kekekalan massa materi);
• "Tidak ada yang diberikan secara cuma-cuma"(tentang harga pembangunan);
• "Alam tahu yang terbaik"(tentang kriteria utama seleksi evolusioner).

Dari hukum hubungan universal antara hal-hal dan fenomena di alam("Semuanya terhubung dengan segalanya") ada beberapa konsekuensi:

• hukum bilangan besar - tindakan kumulatif dari sejumlah besar faktor acak mengarah pada hasil yang hampir tidak tergantung pada kasus, yaitu. bersifat sistemik. Jadi, berjuta bakteri di tanah, air, tubuh organisme hidup menciptakan lingkungan mikrobiologis khusus yang relatif stabil yang diperlukan untuk keberadaan normal semua makhluk hidup. Atau contoh lain: perilaku acak sejumlah besar molekul dalam volume gas tertentu menentukan nilai suhu dan tekanan yang cukup pasti;
• Prinsip Le Chatelier (Coklat) - ketika pengaruh eksternal membawa sistem keluar dari keadaan keseimbangan yang stabil, keseimbangan ini bergeser ke arah di mana efek dari pengaruh eksternal berkurang. Pada tingkat biologis diwujudkan dalam bentuk kemampuan ekosistem untuk mengatur dirinya sendiri;
• hukum optimalitas- setiap sistem berfungsi dengan efisiensi terbesar dalam beberapa karakteristik batas spatio-temporalnya;
• setiap perubahan sistemik di alam memiliki dampak langsung atau tidak langsung pada seseorang - dari keadaan individu hingga hubungan sosial yang kompleks.

Dari hukum kekekalan massa materi("Segala sesuatu harus menghilang di suatu tempat") setidaknya dua postulat signifikansi praktis berikut:

Barry Commoner menulis “... ekosistem global adalah satu kesatuan, di mana tidak ada yang dapat diperoleh atau hilang dan yang tidak dapat menjadi objek perbaikan secara keseluruhan; segala sesuatu yang telah diambil darinya oleh tenaga manusia harus diganti. Pembayaran tagihan ini tidak dapat dihindari; itu hanya bisa ditunda. Krisis lingkungan saat ini menunjukkan bahwa penundaannya sangat lama."

Prinsip "Alam tahu yang terbaik" menentukan pertama-tama apa yang bisa dan apa yang tidak boleh terjadi di biosfer. Segala sesuatu di alam - dari molekul sederhana hingga manusia - telah melewati persaingan sengit untuk mendapatkan hak untuk hidup. Saat ini, planet ini hanya dihuni oleh 1/1000 spesies tumbuhan dan hewan yang diuji secara evolusioner. Kriteria utama seleksi evolusioner ini adalah integrasi ke dalam siklus biotik global., hunian semua relung ekologi. Setiap zat yang dihasilkan oleh organisme harus memiliki enzim yang menguraikannya, dan semua produk peluruhan harus terlibat kembali dalam siklus. Dengan setiap spesies yang melanggar hukum ini, evolusi cepat atau lambat berpisah. Peradaban industri manusia sangat melanggar sifat tertutup dari siklus biotik dalam skala global, yang tidak bisa dibiarkan begitu saja. Dalam situasi kritis ini, kompromi harus ditemukan, yang hanya dapat dilakukan oleh orang yang memiliki akal dan keinginan untuk itu.

Selain formulasi Barry Commoner, ahli ekologi modern telah menurunkan hukum ekologi lainnya - “Tidak cukup untuk semua orang” (hukum sumber daya terbatas). Jelas, pasokan nutrisi untuk semua bentuk kehidupan di Bumi terbatas dan terbatas. Tidaklah cukup untuk semua perwakilan dunia organik yang muncul di biosfer, oleh karena itu, peningkatan yang signifikan dalam jumlah dan massa organisme apa pun dalam skala global hanya dapat terjadi karena penurunan jumlah dan massa organisme lain. Ekonom Inggris T.R. Malthus (1798), yang hanya dengan ini mencoba membenarkan persaingan sosial yang tak terhindarkan. Pada gilirannya, Charles Darwin meminjam konsep "perjuangan untuk eksistensi" dari Malthus untuk menjelaskan mekanisme seleksi alam di alam yang hidup.

Hukum sumber daya terbatas- sumber segala bentuk persaingan, persaingan dan antagonisme di alam dan, sayangnya, di masyarakat. Dan tidak peduli seberapa besar perjuangan kelas, rasisme, konflik antaretnis dianggap sebagai fenomena sosial murni, semuanya berakar pada kompetisi intraspesifik, yang terkadang mengambil bentuk yang jauh lebih kejam daripada hewan.

Perbedaan esensial adalah bahwa di alam, sebagai hasil persaingan, yang terbaik bertahan, tetapi dalam masyarakat manusia hal ini tidak terjadi.

Klasifikasi umum hukum lingkungan disajikan oleh ilmuwan Soviet terkenal N.F. Reimers. Mereka diberi formulasi berikut:

• hukum keseimbangan sosial-ekologis(kebutuhan untuk menjaga keseimbangan antara tekanan terhadap lingkungan dan pemulihan lingkungan ini, baik alami maupun buatan);
• prinsip manajemen budaya pembangunan(menerapkan pembatasan pada pengembangan ekstensif, dengan mempertimbangkan pembatasan lingkungan);
• aturan substitusi sosio-ekologis(kebutuhan untuk mengidentifikasi cara untuk menggantikan kebutuhan manusia);
• hukum ireversibilitas sosio-ekologis(kemustahilan membalikkan gerakan evolusioner, dari bentuk kompleks ke bentuk yang lebih sederhana);
• hukum noosfer Vernadsky (perubahan biosfer yang tak terhindarkan di bawah pengaruh pemikiran dan kerja manusia menjadi noosfer - geosfer, di mana akal menjadi dominan dalam pengembangan sistem "manusia-alam").

Kepatuhan terhadap hukum-hukum ini dimungkinkan asalkan umat manusia menyadari perannya dalam mekanisme untuk menjaga stabilitas biosfer. Diketahui bahwa dalam proses evolusi, hanya spesies-spesies yang terpelihara yang mampu menjamin stabilitas kehidupan dan lingkungan. Hanya seseorang, dengan menggunakan kekuatan pikirannya, dapat mengarahkan pengembangan lebih lanjut dari biosfer di sepanjang jalan melestarikan satwa liar, melestarikan peradaban dan kemanusiaan, menciptakan sistem sosial yang lebih adil, bergerak dari filosofi perang ke filosofi perdamaian dan kemitraan, cinta dan rasa hormat untuk generasi mendatang. Semua ini adalah komponen dari pandangan dunia biosfer baru, yang harus menjadi universal bagi seluruh umat manusia.

Hukum dan prinsip lingkungan

hukum minimal

Pada tahun 1840 J. Liebig menemukan bahwa tanaman sering kali dibatasi bukan oleh unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah besar, tetapi unsur hara yang dibutuhkan sedikit, tetapi langka di dalam tanah. Hukum yang dirumuskan olehnya berbunyi: "Substansi, yang minimal, mengontrol panen, menentukan ukuran dan stabilitas yang terakhir dalam waktu." Selanjutnya, sejumlah faktor lain ditambahkan ke nutrisi, seperti suhu. Operasi hukum ini dibatasi oleh dua prinsip. Hukum pertama Liebig benar-benar valid hanya dalam kondisi kondisi mapan. Formulasi yang lebih tepat: "dalam keadaan tunak, zat pembatas akan menjadi jumlah yang tersedia yang paling dekat dengan minimum yang diperlukan." Prinsip kedua menyangkut interaksi faktor-faktor. Konsentrasi tinggi atau ketersediaan suatu zat dapat mengubah konsumsi nutrisi minimum. Hukum berikut dirumuskan dalam ekologi itu sendiri dan menggeneralisasi hukum minimum.

hukum toleransi

Hukum ini dirumuskan sebagai berikut: ada atau tidaknya perkembangan suatu ekosistem ditentukan tidak hanya oleh kekurangan, tetapi juga oleh kelebihan salah satu faktor (panas, cahaya, air). Akibatnya, organisme dicirikan oleh ekologi minimum dan maksimum. Terlalu banyak hal baik juga buruk. Rentang antara kedua nilai tersebut merupakan batas toleransi, dimana tubuh secara normal bereaksi terhadap pengaruh lingkungan. Hukum toleransi diusulkan W. Shelford pada tahun 1913, sejumlah proposal tambahan dapat dirumuskan.

• Organisme dapat memiliki rentang toleransi yang luas untuk satu faktor dan rentang yang sempit untuk faktor lainnya.
• Organisme dengan kisaran toleransi yang luas terhadap semua faktor biasanya yang paling tersebar luas.
• Jika kondisi untuk satu faktor ekologis tidak optimal untuk spesies tersebut, maka kisaran toleransi terhadap faktor ekologi lainnya dapat menyempit.
• Di alam, organisme sangat sering berada dalam kondisi yang tidak sesuai dengan nilai optimal dari satu faktor atau lainnya, yang ditentukan di laboratorium.
• Musim kawin biasanya kritis; selama periode ini, banyak faktor lingkungan yang sering membatasi.

Organisme hidup mengubah kondisi lingkungan untuk melemahkan pengaruh pembatas faktor fisik. Spesies dengan penyebaran geografis yang luas membentuk populasi yang disesuaikan dengan kondisi setempat, yang disebut ekotipe. Optima dan batas toleransinya sesuai dengan kondisi lokal.

Konsep umum faktor pembatas

Faktor terpenting di darat adalah cahaya, suhu dan air (curah hujan), sedangkan di laut cahaya, suhu dan salinitas. Kondisi fisik keberadaan ini mungkin membatasi dan mempengaruhi dengan baik. Semua faktor lingkungan bergantung satu sama lain dan bertindak bersama-sama. Faktor pembatas lainnya termasuk gas atmosfer (karbon dioksida, oksigen) dan garam biogenik. Dalam merumuskan "hukum minimum", Liebig memikirkan efek pembatas dari unsur-unsur kimia vital yang ada di lingkungan dalam jumlah kecil dan bervariasi. Mereka disebut elemen jejak dan termasuk besi, tembaga, seng, boron, silikon, molibdenum, klorin, vanadium, kobalt, yodium, natrium. Banyak elemen, seperti vitamin, bertindak sebagai katalis. Fosfor, kalium, kalsium, belerang, magnesium, yang dibutuhkan oleh organisme dalam jumlah besar, disebut makronutrien. Pencemaran lingkungan merupakan faktor pembatas penting dalam kondisi modern. Faktor pembatas utama dalam Yu Odum, - ukuran dan kualitas" oikosa", Atau kita" tempat tinggal alami", bukan hanya jumlah kalori yang bisa Anda keluarkan dari bumi. Lanskap tidak hanya gudang untuk persediaan, tetapi juga rumah tempat kita tinggal. “Kita harus berusaha untuk melestarikan setidaknya sepertiga dari seluruh daratan sebagai ruang terbuka yang dilindungi. Ini berarti sepertiga dari seluruh habitat kita harus menjadi taman nasional atau lokal, cagar alam, area hijau, hutan belantara, dll. " Wilayah yang dibutuhkan untuk satu orang, menurut berbagai perkiraan, berkisar antara 1 hingga 5 hektar. Yang kedua dari angka-angka ini melebihi luas yang sekarang jatuh pada salah satu penghuni Bumi.

Kepadatan penduduk mendekati satu orang per 2 hektar lahan. Hanya 24% dari tanah yang cocok untuk pertanian. Meski luasan hanya 0,12 hektar dapat memberikan kalori yang cukup untuk mendukung keberadaan satu orang, untuk diet bergizi dengan banyak daging, buah-buahan dan sayuran, dibutuhkan sekitar 0,6 hektar per orang. Selain itu, sekitar 0,4 hektar diperlukan untuk produksi berbagai jenis serat (kertas, kayu, kapas) dan 0,2 hektar lainnya untuk jalan, bandara, gedung, dll. Oleh karena itu konsep "miliar emas", yang menurutnya jumlah optimal orang adalah 1 miliar orang, dan oleh karena itu, sekarang sudah ada sekitar 5 miliar "orang yang berlebihan". Untuk pertama kalinya dalam sejarahnya, manusia menghadapi pembatasan yang ekstrem, bukan pembatasan lokal. Mengatasi faktor pembatas membutuhkan pengeluaran materi dan energi yang besar. Untuk melipatgandakan hasil, diperlukan peningkatan sepuluh kali lipat dalam jumlah pupuk, pestisida, dan listrik (hewan atau mesin). Besar kecilnya jumlah penduduk juga menjadi faktor pembatas.

Hukum pengecualian kompetitif

Hukum ini dirumuskan sebagai berikut: dua spesies yang menempati satu relung ekologi tidak dapat hidup berdampingan di satu tempat untuk waktu yang tidak ditentukan.

Spesies mana yang menang tergantung pada kondisi eksternal. Dalam kondisi yang sama, semua orang bisa menang. Faktor penting untuk kemenangan adalah tingkat pertumbuhan penduduk. Ketidakmampuan suatu spesies untuk kompetisi biotik menyebabkan mendorong kembali dan kebutuhan untuk beradaptasi dengan kondisi dan faktor yang lebih sulit.

Hukum pengecualian kompetitif dapat bekerja dalam masyarakat manusia juga. Keunikan tindakannya saat ini adalah bahwa peradaban tidak dapat bubar. Mereka tidak punya tempat untuk meninggalkan wilayah mereka, karena tidak ada ruang bebas di biosfer untuk pemukiman dan tidak ada surplus sumber daya, yang mengarah pada kejengkelan perjuangan dengan semua konsekuensi berikutnya. Kita dapat berbicara tentang persaingan lingkungan antar negara dan bahkan perang lingkungan atau perang karena alasan lingkungan. Pada suatu waktu, Hitler membenarkan kebijakan agresif Nazi Jerman dengan perjuangan untuk ruang hidup. Sumber daya minyak, batu bara, dll. dan kemudian mereka penting. Mereka bahkan lebih berbobot di abad XXI. Selain itu, kebutuhan akan wilayah untuk pembuangan radioaktif dan limbah lainnya ditambahkan. Perang - panas dan dingin - mengambil warna ekologis. Banyak peristiwa dalam sejarah modern, misalnya runtuhnya Uni Soviet, dipersepsikan dengan cara baru, jika Anda melihatnya dari sudut pandang ekologis. Satu peradaban tidak hanya dapat menaklukkan yang lain, tetapi menggunakannya untuk tujuan egois dari sudut pandang lingkungan. Ini akan menjadi kolonialisme ekologis. Inilah bagaimana isu-isu politik, sosial dan lingkungan saling terkait.

Hukum dasar ekologi

Salah satu pencapaian utama ekologi adalah penemuan bahwa tidak hanya organisme dan spesies yang berkembang, tetapi juga. Urutan komunitas yang saling menggantikan dalam suatu area disebut suksesi. Suksesi terjadi sebagai akibat dari perubahan lingkungan fisik di bawah pengaruh masyarakat, yaitu. dikendalikan olehnya.

Produktivitas tinggi memberikan keandalan yang rendah - rumusan lain dari hukum dasar ekologi, yang mengikuti aturan berikut: "Efisiensi optimal selalu kurang dari maksimum." Keanekaragaman, menurut hukum dasar ekologi, berkaitan langsung dengan keberlanjutan. Namun, belum diketahui sejauh mana hubungan ini bersifat kausal.

Beberapa hukum dan prinsip lingkungan penting lainnya.

Hukum munculnya: keseluruhan selalu memiliki sifat khusus yang tidak ada pada bagiannya.

Hukum Keanekaragaman yang Diperlukan: sistem tidak dapat terdiri dari elemen yang benar-benar identik, tetapi dapat memiliki organisasi hierarkis dan tingkat integratif.

Hukum evolusi yang tidak dapat diubah: suatu organisme (populasi, spesies) tidak dapat kembali ke keadaan semula, diwujudkan dalam rangkaian nenek moyangnya.

Hukum Komplikasi Organisasi: perkembangan historis organisme hidup menyebabkan komplikasi organisasi mereka melalui diferensiasi organ dan fungsi.

Hukum biogenetik(E. Haeckel): ontogeni suatu organisme adalah pengulangan singkat dari filogenesis spesies tertentu, yaitu. individu dalam perkembangannya mengulangi dalam bentuk singkat perkembangan historis spesiesnya.

Hukum perkembangan yang tidak merata dari bagian-bagian sistem: sistem dari satu tingkat hierarki tidak berkembang secara serempak secara ketat, sementara beberapa mencapai tahap perkembangan yang lebih tinggi, yang lain tetap dalam keadaan kurang berkembang. Hukum ini berkaitan langsung dengan hukum keanekaragaman yang diperlukan.

Hukum Kekekalan Kehidupan: kehidupan hanya dapat ada dalam proses pergerakan aliran zat, energi, informasi melalui tubuh yang hidup.

Prinsip menjaga ketertiban(J. Prigogine): dalam sistem terbuka, entropi tidak meningkat, tetapi menurun sampai nilai konstan minimum tercapai, selalu lebih besar dari nol.

Prinsip Le Chatelier-Brown: ketika pengaruh eksternal membawa sistem keluar dari keadaan keseimbangan yang stabil, keseimbangan ini bergeser ke arah di mana efek dari pengaruh eksternal melemah.

Prinsip hemat energi(L. Onsager): dengan kemungkinan perkembangan proses dalam serangkaian arah tertentu yang diizinkan oleh prinsip-prinsip termodinamika, proses yang menyediakan disipasi energi minimum diwujudkan.

Hukum memaksimalkan energi dan informasi: peluang terbaik untuk mempertahankan diri dimiliki oleh sistem yang paling kondusif bagi aliran, produksi, dan penggunaan energi dan informasi yang efisien; asupan maksimum zat tidak menjamin keberhasilan sistem dalam kompetisi.

Hukum pengembangan sistem dengan mengorbankan lingkungan: sistem apa pun hanya dapat berkembang melalui penggunaan material, energi, dan kemampuan informasi dari lingkungannya; pengembangan diri yang benar-benar terisolasi tidak mungkin.

Aturan Schrödinger"Tentang memberi makan" organisme dengan entropi negatif: urutan organisme lebih tinggi daripada lingkungan, dan organisme mengeluarkan lebih banyak gangguan pada lingkungan ini daripada yang diterimanya. Aturan ini berkorelasi dengan prinsip Prigogine tentang menjaga ketertiban.

Aturan percepatan evolusi: dengan meningkatnya kompleksitas organisasi biosistem, durasi keberadaan spesies rata-rata berkurang, dan laju evolusi meningkat. Rentang hidup rata-rata spesies burung adalah 2 juta tahun, spesies mamalia - 800 ribu tahun. Jumlah spesies burung dan mamalia yang punah dibandingkan dengan jumlah keseluruhannya sangat besar.

Hukum kemandirian relatif adaptasi: kemampuan beradaptasi yang tinggi terhadap salah satu faktor lingkungan tidak memberikan tingkat adaptasi yang sama terhadap kondisi kehidupan lain (sebaliknya, dapat membatasi kemungkinan ini karena karakteristik fisiologis dan morfologi organisme).

Prinsip Populasi Minimum: ada ukuran populasi minimum di bawahnya yang ukurannya tidak dapat dikurangi.

Aturan representasi genus oleh satu spesies: dalam kondisi homogen dan di area terbatas, genus taksonomi, sebagai aturan, hanya diwakili oleh satu spesies. Rupanya, ini karena kedekatan relung ekologis spesies dari genus yang sama.

Hukum menipisnya materi hidup dalam penebalan pulaunya(GF Hilmi): "Sebuah sistem individu yang beroperasi di lingkungan dengan tingkat organisasi yang lebih rendah dari tingkat sistem itu sendiri akan hancur: secara bertahap kehilangan strukturnya, sistem akan larut dalam lingkungan setelah beberapa saat." Ini mengarah pada kesimpulan penting untuk konservasi alam manusia: pelestarian buatan ekosistem kecil (di area terbatas, misalnya, cagar alam) mengarah pada kehancuran bertahap dan tidak menjamin pelestarian spesies dan komunitas.

Hukum piramida energi(R. Lindemann): dari satu tingkat trofik piramida ekologi berpindah ke tingkat yang lain, tingkat yang lebih tinggi, rata-rata, sekitar 10% dari energi yang dipasok ke tingkat sebelumnya. Aliran balik dari tingkat yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah jauh lebih lemah - tidak lebih dari 0,5-0,25%, dan oleh karena itu tidak perlu membicarakan sirkulasi energi dalam biocenosis.

Aturan pengisian wajib relung ekologis: ceruk ekologis yang kosong selalu dan harus diisi secara alami (“alam membenci kekosongan”).

Prinsip pembentukan ekosistem: keberadaan organisme dalam jangka panjang hanya dimungkinkan dalam kerangka sistem ekologi, di mana komponen dan elemennya saling melengkapi dan saling beradaptasi. Beberapa kesimpulan mengikuti dari hukum dan prinsip lingkungan ini, yang berlaku untuk sistem "manusia - lingkungan alam". Mereka termasuk dalam jenis hukum pembatasan keanekaragaman, yaitu. memberlakukan pembatasan aktivitas manusia untuk mengubah alam.

hukum bumerang: segala sesuatu yang diambil dari biosfer oleh tenaga manusia harus dikembalikan ke sana.

Hukum keniscayaan biosfer: biosfer tidak dapat digantikan oleh lingkungan buatan, seperti halnya, katakanlah, jenis kehidupan baru tidak dapat diciptakan. Manusia tidak dapat membangun mesin gerak abadi, sedangkan biosfer praktis adalah mesin gerak "abadi".

Hukum kulit berkerikil: potensi sumber daya alam global awal terus-menerus terkuras dalam perjalanan perkembangan sejarah. Ini mengikuti dari fakta bahwa saat ini tidak ada sumber daya baru yang secara fundamental dapat muncul. Untuk kehidupan setiap orang per tahun, dibutuhkan 200 ton zat padat, yang ia, dengan bantuan 800 ton air dan rata-rata 1000 watt energi, berubah menjadi produk yang berguna untuk dirinya sendiri. Manusia mengambil semua ini dari apa yang sudah ada di alam.

Prinsip keterpencilan suatu peristiwa: keturunan akan memikirkan sesuatu untuk mencegah kemungkinan konsekuensi negatif. Pertanyaan tentang bagaimana hukum ekologi dapat ditransfer ke hubungan manusia dengan lingkungan tetap terbuka, karena manusia berbeda dari semua spesies lainnya. Misalnya, pada sebagian besar spesies, laju pertumbuhan populasi menurun dengan meningkatnya kepadatan; pada manusia, sebaliknya, pertumbuhan penduduk dipercepat dalam hal ini. Beberapa mekanisme pengaturan alam tidak ada pada manusia, dan ini dapat menjadi alasan tambahan untuk optimisme teknologi pada beberapa orang, dan bagi pesimis lingkungan untuk menunjukkan bahaya bencana seperti itu, yang tidak mungkin terjadi pada spesies lain.

Tugas ekologi adalah mencari hukum yang menjelaskan interaksi organisme dan lingkungan.

(Apa yang dimaksud dengan faktor lingkungan? Kelompok faktor lingkungan apa yang Anda ketahui?)

Organisme hidup dalam kondisi alami secara bersamaan terkena pengaruh bukan hanya satu, tetapi banyak faktor lingkungan - baik biotik maupun abiotik. Setiap faktor lingkungan bersifat dinamis, dapat berubah dalam ruang dan waktu. Namun, setiap organisme hidup membutuhkan tingkat, jumlah (dosis) faktor lingkungan yang ditentukan secara ketat, serta batas fluktuasi tertentu. Jika mode semua faktor lingkungan sesuai dengan persyaratan yang ditetapkan secara turun-temurun dari organisme (yaitu, genotipenya), maka ia dapat bertahan hidup dan memberikan keturunan yang layak.

Jadi tanaman membutuhkan sejumlah besar kelembaban, nutrisi (nitrogen, fosfor, kalium), tetapi persyaratan untuk zat lain, seperti boron atau molibdenum, ditentukan oleh jumlah yang dapat diabaikan. Namun demikian, kekurangan atau ketidakhadiran zat apa pun (baik unsur makro maupun mikro) berdampak buruk pada keadaan tubuh, bahkan jika semua zat lain ada dalam jumlah yang diperlukan.

1. hukum minimal

Secara historis, hukum pertama ekologi adalah hukum yang menetapkan ketergantungan sistem kehidupan pada faktor-faktor yang membatasi perkembangannya (yang disebut faktor pembatas).

Konsep faktor pembatas diperkenalkan pada tahun 1840 oleh ahli agrokimia dan fisiologi Jerman Justus Liebig (1803-1873). Mempelajari pengaruh kandungan berbagai unsur kimia dalam tanah terhadap pertumbuhan tanaman, ia merumuskan aturan: "Hasil (produksi) tergantung pada faktor yang minimum." Aturan ini dikenal sebagai hukum minimum Liebig.

Sebagai ilustrasi visual dari hukum minimum Liebig, sering digambarkan sebuah barel, di mana pelat-pelat yang membentuk permukaan samping memiliki ketinggian yang berbeda. Panjang papan terpendek menentukan tingkat di mana laras dapat diisi dengan air. Oleh karena itu, panjang papan ini menjadi faktor pembatas jumlah air yang dapat dituangkan ke dalam tong. Panjang papan lainnya tidak masalah lagi.

Mari kita menganalisis hukum minimum dengan contoh-contoh spesifik. Tanah mengandung semua elemen nutrisi mineral yang diperlukan untuk spesies tanaman tertentu, kecuali salah satunya, seperti seng. Pertumbuhan tanaman di tanah seperti itu akan sangat terhambat atau bahkan tidak mungkin. Jika jumlah seng yang tepat ditambahkan ke tanah, itu akan mengarah pada peningkatan pertumbuhan tanaman. Tetapi jika kita memperkenalkan bahan kimia lain (misalnya, kalium, nitrogen, fosfor), dan seng masih belum cukup, ini tidak akan berpengaruh.

Pada tahun 1908, ahli iklim Voeikov menggunakan hukum minimum dalam kaitannya dengan faktor iklim, dan pada tahun 1936 ahli geografi Gepner dalam bidang zoogeografi. Hukum minimum Liebig berlaku untuk semua faktor abiotik dan biotik yang mempengaruhi organisme.

Dengan demikian, hukum minimum tidak hanya berlaku untuk tumbuhan, tetapi juga untuk semua makhluk hidup, termasuk manusia. Diketahui bahwa dalam beberapa kasus kekurangan unsur apa pun dalam tubuh harus dikompensasikan dengan penggunaan air mineral atau vitamin.

(Contoh. Kebutuhan harian minimum yodium pada orang dewasa, menurut WHO, adalah 150-200 mcg. Yodium adalah bagian dari hormon tiroid dan sangat diperlukan bagi tubuh kita untuk banyak proses fisiologis:

Pembentukan dan fungsi normal otak,

Perkembangan kecerdasan yang tinggi,

Fungsi tiroid normal,

Pertumbuhan dan perkembangan normal anak,

Kehidupan penuh sebagai orang dewasa dan prokreasi,

Perjalanan normal kehamilan dan persalinan, perkembangan normal janin dan bayi baru lahir,

Memperlambat perkembangan aterosklerosis dan penuaan tubuh, untuk memperpanjang masa muda dan mencegah penuaan dini, untuk menjaga pikiran yang jernih dan memori yang baik selama bertahun-tahun.)

Dalam pandangan modern, hukum minimum berbunyi: “Mendekati nilai minimum yang diperlukan untuk mempertahankan aktivitas vital organisme, faktor ekologi menjadi pembatas, yaitu. membatasi kemampuan tubuh untuk bertahan hidup.

Paling lengkap dan dalam bentuk paling umum, seluruh kompleksitas pengaruh faktor lingkungan pada tubuh mencerminkan hukum toleransi V. Shelford.