Ekologi sebagai ilmu. Istilah dasar, definisi dan hukum ekologi.

Ekologi sebagai ilmu.

Ekologi (Yunani "oikos" - rumah, perumahan dan "logos" Yunani - pengajaran) adalah ilmu (field of knowledge) yang mempelajari interaksi organisme dan kelompoknya dengan lingkungan keberadaannya. Sebagai ilmu yang mandiri, ia dibentuk pada akhir abad ke-19. Istilah "ekologi" diperkenalkan oleh ahli biologi Jerman Ernst Haeckel pada tahun 1866.

Seperti ilmu lainnya, ekologi memiliki aspek ilmiah dan terapan.

Aspek ilmiah- ini adalah keinginan untuk pengetahuan demi pengetahuan itu sendiri, dan dalam hal ini, pencarian pola perkembangan alam dan penjelasannya mengikuti di tempat pertama.

Aspek terapan adalah penerapan pengetahuan yang dikumpulkan untuk memecahkan masalah lingkungan.

Pentingnya ekologi modern yang semakin meningkat terletak pada kenyataan bahwa tidak ada masalah praktis utama saat ini yang dapat diselesaikan tanpa memperhitungkan hubungan antara komponen alam yang hidup dan tidak bernyawa.

Masalah ekologi.

Tugas ekologi modern sebagai disiplin ilmu yang mandiri:

1. Studi tentang pola organisasi kehidupan, termasuk yang berkaitan dengan dampak antropogenik pada sistem alam dan biosfer secara keseluruhan.

2. Penciptaan dasar ilmiah untuk eksploitasi sumber daya hayati, prakiraan perubahan alam di bawah pengaruh aktivitas manusia dan pengelolaan proses yang terjadi di biosfer, pelestarian habitat manusia yang sesuai untuk keberadaan normalnya.

3. Pengembangan sistem tindakan untuk memastikan penggunaan pestisida kimia seminimal mungkin.

4. Pengaturan jumlah organisme hidup.

5. Indikasi ekologis dalam menentukan sifat-sifat elemen tertentu dari lanskap, termasuk indikasi keadaan dan tingkat pencemaran lingkungan alam.

Tugas utama ekologi terapan- pengetahuan tentang hukum dan pola interaksi antara masyarakat manusia dan biosfer (dengan perkembangan astronot, batas-batas ilmu ini meluas melampaui batas-batas biosfer, yaitu, ke batas Semesta).

Tujuan memenuhi tugas pokok ekologi terapan adalah pencegahan ketidakseimbangan ekologi karena dampak antropogenik terhadap lingkungan

Untuk mencapai tujuan ini, mengembangkan langkah-langkah untuk memastikan keamanan ekologis dan teknogenik dari biosfer (Alam Semesta).

Bidang kegiatan antropogenik meliputi industri, pertanian, kompleks industri militer, perumahan dan layanan komunal, transportasi, kompleks rekreasi, sains dan budaya, dll.

Konsep biosfer

Menurut pandangan pendiri teori modern biosfer, ahli geokimia Rusia V.I. dan benda mati yang luar biasa, mis. lingkungan.

Lingkungan (Orang Yunani . "bios" - kehidupan, "bola" - bola) – ini adalah kulit terluar Bumi, area distribusi kehidupan, yang mencakup semua organisme hidup dan semua elemen alam mati yang membentuk habitat makhluk hidup.

Biosfer - area distribusi kehidupan di Bumi, komposisi, struktur, dan energinya ditentukan terutama oleh aktivitas organisme hidup di masa lalu atau modern, termasuk bagian atas litosfer yang dihuni oleh organisme, hidrosfer dan bagian bawah atmosfer (troposfer).

Konsep ekosistem

Dasar dari unit fungsional (dasar) biosfer adalah ekosistem - itu adalah kompleks alami tunggal yang dibuat dalam waktu lama oleh organisme hidup dan lingkungannya, dan di mana semua komponen terkait erat oleh metabolisme dan energi:

Contoh:

Mikroekosistem - tunggul dengan jamur;

Pezoekosistem - kawasan hutan;

Makroekosistem - benua, lautan.

Ekosistem dicirikan oleh:

A) spesies atau komposisi populasi;

B) hubungan kuantitatif populasi spesies;

C) distribusi spasial elemen individu;

D) totalitas semua koneksi.

ekosistem- ini adalah sistem integral fungsional termodinamika terbuka yang ada karena penerimaan energi dari lingkungan dan sebagian materi, yang berkembang dan mengatur dirinya sendiri.

Konsep yang paling penting adalah homeostasis- ini adalah keadaan keseimbangan dinamis internal dari sistem alam (ekosistem), yang didukung oleh pembaruan konstan dan teratur dari elemen-elemen utamanya dan komposisi bahan-energi, serta pengaturan mandiri fungsional komponen yang konstan.

Melihat- satu set organisme dengan karakter morfologi terkait yang dapat kawin silang satu sama lain dan memiliki kumpulan gen yang sama.

Spesies berada di bawah genus, tetapi memiliki subspesies dan populasi. populasi adalah kumpulan individu dari spesies yang sama dengan kumpulan gen yang sama, yang hidup di area yang sama selama beberapa generasi.

5. Konsep lingkungan alam

lingkungan alami- semua benda, fenomena, di antaranya ada organisme dan yang dengannya organisme memiliki hubungan langsung atau tidak langsung. Totalitas semua kondisi yang bekerja pada organisme, menyebabkan respons, memastikan keberadaan mereka, metabolisme, dan aliran energi. Lingkungan alam terdiri dari komponen hidup, atau biotik, dan komponen tak hidup, atau abiotik.

Lingkungan abiotik - Ini semua adalah benda dan fenomena alam mati yang menciptakan kondisi untuk kehidupan organisme tumbuhan dan hewan, yang memberikan pengaruh langsung atau tidak langsung pada mereka. Lingkungan abiotik termasuk batuan induk tanah, komposisi kimia dan kelembabannya, sinar matahari, air, udara, latar belakang radioaktif alami, dll.

Lingkungan biotik - seperangkat organisme hidup yang, melalui aktivitas vitalnya, mempengaruhi organisme lain dan komponen abiotik di sekitarnya. Beberapa dari mereka dapat menjadi sumber makanan bagi orang lain atau lingkungan hidup.

Beberapa peneliti membedakan jenis lingkungan lain - lingkungan antropogenik.

Lingkungan antropogenik – itu adalah lingkungan alam yang secara langsung atau tidak langsung diubah sebagai akibat dari aktivitas antropogenik (manusia). Lingkungan binaan meliputi deposit mineral terbuka, kanal utama, area rekreasi dan area untuk pembangunan struktur besar.

ekofaktor

Faktor lingkungan - ini semua adalah elemen penyusun lingkungan alam yang mempengaruhi keberadaan dan perkembangan organisme dan organisme hidup bereaksi dengan reaksi adaptasi (kematian terjadi di luar batas reaksi adaptasi).

Ada banyak klasifikasi yang berbeda dari faktor lingkungan.

Menurut salah satunya, semua faktor lingkungan dapat dikelompokkan menjadi tiga kategori besar:

1. abiotik (faktor-faktor alam mati, seperti: komposisi udara, komposisi air, komposisi tanah, suhu, penerangan, kelembaban, radiasi, tekanan).

Faktor biotik - itu adalah seperangkat pengaruh aktivitas vital beberapa organisme pada orang lain dan lingkungan.

3. Antropogenik - bentuk aktivitas manusia.

Hingga saat ini, ada lebih dari 10 kelompok ekofaktor. Hanya sekitar 60 buah. Mereka digabungkan menjadi klasifikasi khusus:

TETAPI) Oleh waktu (evolusioner, historis, terkini);

B) berdasarkan frekuensi (berkala dan tidak);

DI DALAM) menurut asal (ruang, teknogenik, biotik, antropogenik);

G) di tempat asal (atmosfer, air);

D) alam (informasi, fisik, kimia, iklim);

E) berdasarkan objek pengaruh (individu, kelompok, spesifik, sosial);

G) menurut tingkat pengaruh (mematikan, membatasi, mengganggu, mutogenik);

H) berdasarkan spektrum (tindakan pribadi atau umum, pengaruh).

Hukum dasar ekologi dan fitur-fiturnya.

1. Hukum migrasi biogenik atom : pergerakan atom di biosfer terjadi terutama di bawah pengaruh organisme hidup.

2. Hukum keseimbangan dinamis internal : akibat dan lain-lain dan perubahan unsur-unsur lingkungan alam tentu menimbulkan reaksi sampingan yang mencoba menetralisir perubahan-perubahan ini.

3. Hukum keragaman genetik : Semua makhluk hidup secara genetik beragam dan cenderung meningkat dalam keragaman genetik.

4. Hukum ireversibilitas historis : perkembangan biosfer dan umat manusia secara keseluruhan tidak dapat berjalan dari fase berikutnya ke fase awal, hanya elemen terpisah dari hubungan sosial (perbudakan) atau jenis kegiatan ekonomi yang dapat diulang.

5. Hukum kekekalan (berkaitan erat dengan hukum ke-2): jumlah materi hidup di biosfer tetap tidak berubah selama periode geologis tertentu.

6. hukum korelasi : dalam tubuh sebagai suatu sistem yang integral, semua bagiannya saling bersesuaian baik struktur maupun fungsinya. Perubahan di satu bagian menyebabkan perubahan di bagian lain.

7. Hukum maksimalisasi energi : dalam persaingan dengan sistem lain, sistem yang paling berkontribusi pada aliran energi dan informasi dipertahankan dan menggunakan jumlah maksimumnya secara lebih efisien.

8. Hukum energi biogenik maksimum : sistem biologis apa pun yang berada dalam keadaan "ketidakseimbangan yang terus-menerus" meningkatkan dampaknya terhadap lingkungan seiring perkembangannya. Ini adalah salah satu hukum utama dalam mengembangkan strategi pengelolaan alam.

9. Hukum Minimum : ketahanan organisme ditentukan oleh mata rantai terlemah dalam rantai kebutuhan lingkungan. Jika kuantitas dan kualitas faktor lingkungan mendekati minimum yang diperlukan untuk suatu organisme, ia akan bertahan hidup - lebih sedikit, ia akan mati, dan ekosistem akan runtuh.

LIHAT LEBIH LANJUT:

Dengan mempertimbangkan akumulasi pengetahuan tentang lingkungan alam, para ilmuwan lingkungan modern telah menetapkan pola umum dan prinsip-prinsip interaksi antara masyarakat dan lingkungan alam, yang mereka sebut hukum ekologi .

Mari kita membahas hukum ekologi oleh B. Commoner dan N. F. Reimers.

B. Commoner pada tahun 1974 merumuskan empat hukum dasar ekologi dalam bentuk kata-kata mutiara dan menyebutnya "lingkaran penutup".

Hukum-hukum ini meliputi:

1) Semuanya terhubung dengan segala sesuatu (hukum tentang hubungan universal hal-hal dan fenomena di alam).

Biosfer Bumi adalah ekosistem keseimbangan di mana semua tautan individu saling berhubungan dan saling melengkapi, pelanggaran terhadap tautan mana pun memerlukan perubahan pada tautan lain. Dengan demikian, undang-undang ini memperingatkan seseorang terhadap dampak gegabah pada masing-masing bagian ekosistem.

2) Semuanya harus pergi ke suatu tempat (hukum konservasi).

Di alam, sirkulasi zat tertutup; dalam aktivitas ekonomi manusia, isolasi semacam itu tidak ada, yang mengarah pada pembentukan polutan. Dan meskipun berbagai teknologi untuk membersihkan polutan dan menetralkan limbah digunakan, semua yang tersisa di abu, terak menumpuk di perangkat pengolahan, di sedimen, dan juga harus pergi ke suatu tempat. Artinya, materi apa pun tidak hilang, tetapi berpindah dari satu bentuk keberadaan ke bentuk kehidupan lainnya, memengaruhi keadaan lingkungan.

3) Alam "tahu" lebih baik (hukum kriteria utama seleksi evolusioner).

Alam "tahu" lebih baik, karena pengalaman praktisnya jauh lebih besar daripada pengalaman praktis manusia. Ini berarti bahwa umat manusia harus mempelajari ekosistem alam dengan cermat dan secara sadar berhubungan dengan kegiatan transformatif.

4) Tidak ada yang diberikan secara cuma-cuma (hukum tentang harga pembangunan).

Ekosistem global adalah satu kesatuan di mana tidak ada yang bisa menang atau kalah. Dengan demikian, segala sesuatu yang diambil manusia dari ekosistem untuk memenuhi kebutuhannya harus dikembalikan atau diganti.

Jadi, dalam "hukum" B. Commoner, perhatian tertuju pada hubungan universal proses dan fenomena di alam.

Selain hukum B. Commoner, disarankan untuk mempelajari hukum sosioekologis N.F. Reimers.

Hukum N.F. Reimers meliputi:

1) Hukum keseimbangan sosio-ekologis, yang berarti perlunya menjaga keseimbangan antara tekanan terhadap lingkungan dan pemulihan lingkungan ini.

2) Asas pengelolaan budaya pembangunan, yang mengandung pengertian pengenaan pembatasan terhadap pembangunan yang luas, dengan memperhatikan pembatasan lingkungan.

3) Aturan substitusi sosio-ekologis, yang menyatakan kebutuhan untuk mengidentifikasi cara-cara untuk menggantikan kebutuhan manusia.

4) Hukum ireversibilitas sosio-ekologis. Hukum ini mencatat bahwa suatu ekosistem yang telah kehilangan sebagian dari unsur-unsurnya tidak dapat kembali ke keadaan semula.

5) Hukum noosfer oleh V.I. Vernadsky mengasumsikan keniscayaan transformasi biosfer di bawah pengaruh pemikiran dan kerja manusia ke dalam noosfer.

Kepatuhan terhadap hukum-hukum ini dimungkinkan jika umat manusia menyadari perannya dalam mekanisme menjaga stabilitas biosfer.

Pertanyaan untuk pemeriksaan diri pengetahuan

1) Sebutkan maksud dan tujuan kursus.

2) Mendefinisikan konsep pengelolaan alam.

3) Apa tahapan utama dalam sejarah kemunculan dan perkembangan ekologi?

4) Apa itu ekologi?

5) Sebutkan jenis-jenis faktor lingkungan.

6) Mendefinisikan konsep populasi.

7) Apa perbedaan dan persamaan antara biogeocenosis dan ekosistem?

8) Menjelaskan konsep dan komposisi biosfer, menurut ajaran V.I. Vernadsky.

9) Siklus zat apa yang terjadi di biosfer?

10) Apa inti dari konsep noosfer?

11) Apa hukum dasar ekologi.

Tanggal publikasi: 29-11-2014; Baca: 3595 | Pelanggaran hak cipta halaman

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,001 dtk) ...

Hukum lingkungan dasar

Pertimbangkan yang paling penting, hukum lingkungan, mereka terdaftar dalam urutan abjad.

1) Hukum migrasi biogenik atom (atau hukum Vernadsky): migrasi unsur-unsur kimia di permukaan bumi dan di biosfer secara keseluruhan dilakukan di bawah pengaruh unggul materi hidup, organisme.

Hukum ini memiliki makna praktis dan teoritis yang penting. Memahami semua proses kimia yang terjadi di geosfer tidak mungkin tanpa memperhitungkan aksi faktor biogenik, khususnya faktor evolusioner. Di zaman kita, orang mempengaruhi keadaan biosfer, mengubah komposisi fisik dan kimianya, kondisi migrasi biogenik atom yang seimbang selama berabad-abad.

2) Hukum keseimbangan dinamis internal: substansi, energi, informasi, dan kualitas dinamis dari sistem alami individu dan hierarkinya saling terkait erat, sehingga setiap perubahan dalam salah satu indikator pasti mengarah pada perubahan fungsional dan struktural pada yang lain, tetapi pada saat yang sama kualitas umum sistem dipertahankan - energi, informasi dan dinamis.

Hukum keseimbangan dinamis internal adalah salah satu yang paling penting dalam pengelolaan alam. Ini membantu untuk memahami bahwa dalam kasus intervensi kecil di lingkungan alam, ekosistemnya dapat mengatur diri sendiri dan pulih, tetapi jika intervensi ini melebihi batas tertentu (yang harus disadari oleh seseorang) dan tidak dapat lagi “memadamkan ” dalam rantai hierarki ekosistem (mencakup seluruh sistem sungai, lanskap), mereka menyebabkan gangguan signifikan dalam energi dan keseimbangan hayati di area yang luas dan di seluruh biosfer.

3) Hukum keteguhan (diformulasikan oleh V. Vernadsky) : jumlah materi hidup di biosfer (untuk waktu geologi tertentu) adalah nilai konstan. Hukum ini berkaitan erat dengan hukum keseimbangan dinamis internal. Menurut hukum keteguhan, setiap perubahan jumlah materi hidup di salah satu wilayah biosfer pasti mengarah pada perubahan yang sama dalam jumlah materi di wilayah lain, hanya dengan tanda yang berlawanan.

Konsekuensi dari undang-undang ini adalah aturan kewajiban mengisi relung ekologi.

4) Hukum minimum (diformulasikan oleh J. Liebig): Daya tahan suatu organisme ditentukan oleh mata rantai terlemah dalam rantai kebutuhan ekologisnya. Jika kuantitas dan kualitas faktor lingkungan mendekati minimum yang disyaratkan, organisme bertahan hidup; jika kurang dari minimum ini, organisme mati, ekosistem hancur.

Oleh karena itu, selama peramalan kondisi lingkungan atau pelaksanaan pemeriksaan, sangat penting untuk menentukan mata rantai yang lemah dalam kehidupan organisme.

5) Hukum sumber daya alam terbatas: semua sumber daya alam dalam kondisi bumi habis. Planet adalah tubuh yang terbatas secara alami, dan unsur-unsur tak terbatas tidak dapat ada di atasnya.

6) Hukum piramida energi (dirumuskan oleh R. Lindemann): dari satu tingkat trofik piramida ekologi ke yang lain, rata-rata, tidak lebih dari 10% energi yang lewat.

Menurut undang-undang ini, dimungkinkan untuk melakukan perhitungan luas daratan, lahan hutan untuk menyediakan makanan dan sumber daya lainnya bagi penduduk.

7) Hukum kesetaraan kondisi kehidupan: semua kondisi lingkungan alami yang diperlukan untuk kehidupan memainkan peran yang setara. Hukum lain mengikuti darinya - tindakan kumulatif faktor lingkungan. Hukum ini sering diabaikan, padahal sangat penting.

8) Hukum Pembangunan Lingkungan: setiap sistem alam berkembang hanya melalui penggunaan bahan, energi, dan kemampuan informasi dari lingkungan. Pengembangan diri yang benar-benar terisolasi tidak mungkin - ini adalah kesimpulan dari hukum termodinamika.

Konsekuensi hukum sangat penting.

1. Produksi yang benar-benar bebas limbah tidak mungkin.

2. Sistem biotik yang lebih terorganisir dalam perkembangannya merupakan ancaman potensial bagi sistem yang kurang terorganisir. Oleh karena itu, di biosfer Bumi, kemunculan kembali kehidupan tidak mungkin - ia akan dihancurkan oleh organisme yang sudah ada.

3. Biosfer Bumi, sebagai suatu sistem, berkembang dengan mengorbankan sumber daya internal dan ruang angkasa.

9) Hukum Toleransi (Hukum Shelford): Faktor pembatas kemakmuran suatu organisme dapat berupa pengaruh lingkungan minimum dan maksimum, kisaran di antaranya menentukan tingkat daya tahan (toleransi) organisme terhadap faktor ini. Menurut hukum, setiap kelebihan materi atau energi dalam suatu ekosistem menjadi musuhnya, polutan.

10) Komunitas ilmiah juga dikenal luas empat hukum ekologi ilmuwan Amerika B.

Hukum dasar ekologi

Orang biasa:

1) segala sesuatu yang berhubungan dengan segala sesuatu;

2) semuanya harus pergi ke suatu tempat;

3) alam "tahu" lebih baik;

4) tidak ada yang sia-sia (Anda harus membayar semuanya).

Dengan demikian, cakupan tugas ekologi modern sangat luas dan mencakup hampir semua masalah yang mempengaruhi hubungan antara masyarakat manusia dan lingkungan alam, serta masalah harmonisasi hubungan ini. Pengetahuan tentang hukum harmonisasi, keindahan dan rasionalitas alam akan membantu umat manusia menemukan jalan keluar yang benar dari krisis ekologis. Mengubah kondisi alam di masa depan (masyarakat tidak bisa hidup sebaliknya), orang akan dipaksa untuk melakukan ini dengan sengaja, seimbang, meramalkan perspektif jangka panjang dan mengandalkan pengetahuan tentang hukum lingkungan dasar.

Pencarian Kuliah

Hukum kesatuan "organisme-lingkungan"

Habitat kehidupan berkembang sebagai hasil dari pertukaran konstan zat dengan informasi berdasarkan aliran energi dalam kesatuan total lingkungan dan organisme yang menghuninya.

40. Hukum Minimum(Liebig): Zat yang ada dalam jumlah minimum dikendalikan oleh hasil, besarnya ditentukan, dan stabilitasnya dari waktu ke waktu.

41. Hukum rakyat biasa:

• "Semuanya terhubung dengan segalanya";
• “Semuanya harus pergi ke suatu tempat”;
• "Tidak ada yang diberikan secara cuma-cuma";
• "Alam tahu yang terbaik."

42. Hukum maksimum (Shelford): Kemakmuran suatu organisme terbatas pada zona maksimum dan minimum faktor lingkungan tertentu; di antara mereka adalah zona optimal ekologis, di mana tubuh biasanya merespons kondisi lingkungan.

43. Degradasi biosfer - ini adalah perusakan atau pelanggaran signifikan terhadap ikatan ekologis di alam, disertai dengan penurunan kondisi kehidupan manusia, yang disebabkan oleh bencana alam atau kegiatan ekonomi orang itu sendiri, yang dilakukan tanpa memperhitungkan pengetahuan tentang hukum perkembangan alam.

44. Tahapan degradasi biosfer:

• penggunaan api (Paleolitik Awal);
• pengembangan pertanian;
• revolusi industri.
• krisis ekologi.

45. Sumber degradasi biosfer dapat bersifat alami (alami) dan buatan (antropogenik). Pencemaran lingkungan alami disebabkan oleh proses alam (badai debu, vulkanisme, kebakaran hutan, dll). Polusi buatan hubungan dengan emisi berbagai polutan ke lingkungan selama aktivitas manusia (pertanian, transportasi, industri, dll.)

46. ​​Akibat degradasi biosfer:

Penurunan nyata dalam keanekaragaman hayati ekosistem, perusakan dan perusakan area vegetasi liar yang masih tersisa, perusakan hutan dan rawa yang biadab, pengurangan jumlah hewan liar, hilangnya banyak perwakilan flora dan fauna. Sebagai hasil dari semua tindakan ini, pada pertengahan abad ke-20, dampak antropogenik pada biosfer dalam signifikansinya memasuki tingkat yang sama dengan dampak alami, mengambil skala planet. Dengan demikian, umat manusia telah menjadi salah satu faktor penentu geoekologis utama dalam evolusi planet ini.

47. Polusi- setiap masuknya ke dalam sistem ekologi ini atau itu (biocenosis) dari komponen hidup atau tidak hidup yang bukan merupakan karakteristiknya, setiap perubahan yang mengganggu atau mengganggu proses sirkulasi dan metabolisme, aliran energi, yang hasilnya adalah penurunan produktivitas atau kehancuran sistem ini.

48. Polusi utama:

• karbon dioksida (CO2);
• karbon monoksida (CO);
• belerang dioksida (SO2);
• nitrogen oksida (NO, NO2, N2O);
• logam berat dan terutama merkuri, timbal dan kadmium;

• zat karsinogenik, khususnya benzapyrene;
• pestisida;
• fosfat;
• radionuklida dan zat radioaktif lainnya;
• dioksida (klorohidrokarbon);
• kotoran padat (aerosol): debu, jelaga, asap;
• minyak dan produk minyak.

49. Berdasarkan keadaan agregasi Ada 3 jenis polutan: padat, cair dan gas.

50. Menurut asal sifat, keadaan agregasi, skala distribusi, akibat yang ditimbulkan, tingkat toksisitas

51. Secara alami polutan diklasifikasikan ke dalam kelompok berikut: kimia, fisik, biologi, estetika.

52. Polusi udara utama:

- karbon monoksida

- sulfur dioksida

- nitrogen oksida, dll.

53. Sumber polusi udara:

- perusahaan industri besar, dll.

54. Konsekuensi Lokal- konsekuensi yang dimanifestasikan dalam satu area kecil, yang dihasilkan dari pencemaran lingkungan. Contoh: kasus di desa Minomata di Jepang.

55. Konsekuensi Global- dimanifestasikan dalam perubahan iklim global, peningkatan jumlah bencana alam dan proses ireversibel yang terjadi di biosfer Bumi.

Hukum lingkungan dasar

Polutan utama hidrosfer: benzena, minyak tanah, nitroethane, isopropylanine, dll.

57. Sumber pencemaran hidrosfer: Pembangkit listrik tenaga air, utilitas, pabrik industri, pelabuhan, tambatan kapal, dll.

58. Konsekuensi dari pencemaran hidrosfer ada pengurangan jumlah organisme yang hidup di lingkungan perairan, sumber daya air yang secara bertahap menjadi tidak sesuai untuk kebutuhan manusia, ada kasus yang sangat sering ketika air menjadi pembawa berbagai infeksi dan penyakit.

59. Polutan utama litosfer ada bahan kimia yang didapat dari pembuangan perusahaan industri besar, pupuk pertanian, dan zat lainnya.

60. Sumber pencemaran litosfer: pusat industri besar, pertanian, pembangkit listrik tenaga nuklir.

61. Kualitas lingkungan- Kesesuaian lingkungan alam dengan kebutuhan manusia.

62. Penjatahan kualitas lingkungan alam menyediakan sistem standar yang ditetapkan untuk dampak maksimum yang diizinkan terhadap lingkungan.

63. Keamanan lingkungan adalah seperangkat tindakan keadaan dan proses, yang secara langsung atau tidak langsung diterapkan pada lingkungan alam dan manusia.

64. Standar lingkungan dasar: MPC, MPE (PDS), PDN.

MPC adalah jumlah polutan di tanah, udara, air, terkait dengan massa atau volume substrat tertentu, yang, dengan paparan permanen atau sementara pada seseorang atau lingkungan, tidak menyebabkan efek buruk pada lingkungan, atau pada seseorang, atau pada keturunannya. MPC dapat rata-rata setiap hari (konsentrasi zat berbahaya yang seharusnya tidak memiliki efek berbahaya langsung atau tidak langsung pada seseorang dengan paparan jangka panjang yang tidak terbatas) dan maksimum satu kali (konsentrasi zat berbahaya yang seharusnya tidak menimbulkan reaksi refleks tubuh manusia bila dihirup selama 30 menit) .

MPC dalam air adalah konsentrasi polutan dalam air yang menjadi tidak sesuai untuk satu atau lebih jenis penggunaan air.

MPC untuk tanah adalah konsentrasi polutan yang tidak menyebabkan pengaruh langsung atau tidak langsung dan tidak melanggar kapasitas pembersihan sendiri tanah.

MPL adalah dampak polusi energi yang tidak berdampak pada manusia atau lingkungan.

MPE (MPD) adalah jumlah maksimum polutan yang dapat dipancarkan (discharged) ke atmosfer (hidrosfer) per satuan waktu tanpa menyebabkan kelebihan konsentrasi yang diizinkan di lingkungan dan konsekuensi lingkungan yang merugikan.

PDN adalah beban yang memperhitungkan pengaruh faktor-faktor berbahaya bukan pada organisme atau spesies individu, tetapi pada biocenosis atau ekosistem secara keseluruhan.

65. Jika ada beberapa zat dalam medium, efek penjumlahan dilakukan:

66. Kapasitas asimilasi suatu ekosistem- kapasitas dinamis maksimum dari suatu kuantitas polutan (dalam hal keseluruhan sistem atau unit volumenya) yang dapat diakumulasikan, dihancurkan, diubah oleh transformasi biologis atau kimia per unit waktu dan dihilangkan karena proses sedimentasi, difusi atau perpindahan apapun di luar ekosistem tanpa melanggar aturan operasinya.

67. Bioindikasi– penggunaan organisme yang sangat sensitif untuk mendeteksi polutan atau reagen lain dalam air.

Biotesting- penggunaan benda uji untuk mendapatkan perkiraan integral dari pencemaran lingkungan perairan.

68. Pemantauan- sistem pengamatan, penilaian dan peramalan keadaan lingkungan alam, yang memungkinkan untuk mengidentifikasi perubahan keadaan biosfer di bawah pengaruh aktivitas manusia..

69. Tugas utama pemantauan adalah:

1) pemantauan sumber dampak antropogenik;

2) pemantauan faktor-faktor dampak antropogenik;

3) memantau keadaan lingkungan alam dan proses yang terjadi di dalamnya di bawah pengaruh faktor antropogenik;

4) penilaian keadaan fisik lingkungan alam;

5) perkiraan perubahan keadaan lingkungan alam di bawah pengaruh faktor antropogenik dan penilaian keadaan lingkungan alam yang diprediksi.

70. Arahan praktis pemantauan:

- memantau keadaan lingkungan dan faktor-faktor yang mempengaruhinya;

— penilaian keadaan lingkungan yang sebenarnya dan tingkat pencemarannya;

- perkiraan keadaan lingkungan sebagai akibat dari kemungkinan polusi dan penilaian keadaan ini.

71. Pemantauan sanitasi dan higienis- memantau keadaan lingkungan dalam hal dampaknya terhadap kesehatan individu dan populasi secara keseluruhan.

Pemantauan geoekologi- Pengamatan dilakukan pada geosistem, pada transformasi sistem alami menjadi sistem alami-teknis.

72. Pemantauan biologis- mempelajari keadaan bagian biotik biosfer.

73. Pemantauan biosfer– menyediakan pengawasan dan kontrol dalam skala global.

74. Obyek pemantauan: atmosfer, udara, Tanah, iklim, pemantauan vegetasi, satwa liar, Kesehatan

75. Pemantauan berdasarkan skala:

1) spasial;

2) sementara.

76. Pemantauan berdasarkan sifat generalisasi informasi:

1) global- pemantauan proses dunia umum dan fenomena biosfer bumi, termasuk semua komponen ekologisnya dan peringatan situasi ekstrem yang muncul;

2) dasar (latar belakang)- pemantauan biosfer umum, terutama fenomena alam tanpa memaksakan pengaruh antropogenik regional pada mereka;

3) nasional- pemantauan skala negara;

4) daerah- pemantauan proses dan fenomena di kawasan, di mana proses dan fenomena ini mungkin berbeda dalam karakter alam dan dampak antropogenik dari karakteristik latar belakang dasar dari seluruh biosfer;

5) lokal– memantau dampak dari sumber antropologi tertentu;

6) dampak– pemantauan dampak antropogenik regional dan lokal di zona dan tempat yang sangat berbahaya.

77 - 80. Tergantung pada metode pengamatan, pemantauan dapat berupa:

- bahan kimia— sistem untuk mengamati komposisi kimia biosfer;

- fisik— sistem pengamatan pengaruh proses dan fenomena fisik terhadap lingkungan;

-biologis– pemantauan dilakukan dengan bantuan bioindikator

– ekobiokimia(analisis keadaan kimia dari sudut pandang biologis);

- jarak jauh;

– lingkungan yang komprehensif– organisasi sistem pemantauan untuk keadaan objek kira-kira. untuk menilai tingkat polusi mereka yang sebenarnya dan untuk memperingatkan situasi kritis yang muncul yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan organisme hidup lainnya.

Sistem pemantauan lingkungan terpadu menyediakan:

1) mengevaluasi indikator keadaan dan integritas fungsional ekosistem dan lingkungan manusia (yaitu menilai kepatuhan terhadap standar lingkungan);

2) mengidentifikasi penyebab perubahan dalam indikator ini dan menilai konsekuensi dari perubahan tersebut, serta menentukan tindakan korektif dalam kasus di mana indikator target kondisi lingkungan tidak tercapai (yaitu, mendiagnosis keadaan ekosistem dan habitat);

3) membuat prasyarat untuk menentukan langkah-langkah untuk memperbaiki situasi negatif yang muncul sebelum kerusakan dilakukan, yaitu untuk memastikan peringatan dini situasi negatif.

©2015-2018 poisk-ru.ru
Semua hak milik penulisnya. Situs ini tidak mengklaim kepengarangan, tetapi menyediakan penggunaan gratis.
Pelanggaran Hak Cipta dan Pelanggaran Data Pribadi

Dari sudut pandang ini, dua fenomena umum dalam perjalanan kehidupan di permukaan bumi segera menarik perhatian kita.

Pertama, adanya batas yang tajam antara makhluk hidup dan materi inert. Kedua, sifat energi yang sangat khusus yang terkait dengan manifestasi kehidupan. Energi ini tampaknya

kita berbeda dari energi hampir semua proses alam lainnya. Tetap di bidang fakta empiris, kami menyatakan bahwa tidak ada tempat dan waktu di planet kita yang menciptakan kehidupan baru yang tidak terkait secara material dengan yang lama. Dalam fenomena geokimia yang kita pelajari, ia selalu ada sebagai kehidupan yang tidak berhubungan secara material dengan kehidupan yang lama. Dalam fenomena geokimia yang kita pelajari, selalu ada seperti itu. Jika ada periode kosmik yang jauh dari sejarah Bumi yang tidak meninggalkan jejak dalam sejarah geologi, "batu" planet ini, mereka tidak tunduk pada studi ilmiah geologi dan geokimia. Kita harus selalu membedakan fakta ilmiah positif dari asumsi kosmogonik hipotetis yang tak terhindarkan, bahkan jika yang terakhir ini dinyatakan dalam bentuk ilmiah. Saya tidak meragukan kegunaannya untuk kemajuan ilmu pengetahuan , tetapi dalam hal akurasi dan signifikansi mereka sama sekali tidak dapat dibandingkan dengan fakta-fakta pengamatan dan eksperimen. Mustahil untuk mengandalkan kesimpulan kosmogonik ketika tidak ada fakta atipikal yang sesuai yang mengkonfirmasi kesimpulan kosmogonik tanpa keraguan atau penyebabnya. Saya tidak akan menyentuh di sini tentang keabadian atau awal kehidupan secara umum, saya harus menyentuh sejarah dan posisi masalah ini di tempat lain dan saya tidak punya alasan untuk mengubah sudut pandang saya. Saya tidak akan menyentuh apa yang telah saya lakukan di tempat lain, dan kondisi yang diperlukan untuk munculnya kehidupan di planet kita. Tetapi satu reservasi utama harus dibuat: dari sudut pandang geokimia dan geologis, pertanyaannya bukan tentang sintesis organisme individu, tetapi tentang munculnya biosfer. Kondisi kemungkinan ini harus jelas bagi kita. Masalah abiogenesis, penciptaan homunculus, tidak dapat menarik bagi ahli geokimia; hanya masalah menciptakan kompleks kehidupan di biosfer, yaitu, penciptaan biosfer, yang dapat menarik dan penting. Apakah ada abiogenesis di lingkungan atau tidak? Apakah itu dalam waktu geologis? Untuk menjawab pertanyaan ini, perlu untuk secara akurat mengidentifikasi bentuk transmisi kehidupan dari generasi ke generasi, yang memastikan keberadaannya dalam perjalanan waktu geologis (fenomena yang hanya diamati di biosfer).

Lebih dari 265 tahun telah berlalu sejak ilmuwan, dokter, penyair, dan naturalis Florentine F. Redi (1626-1697) adalah yang pertama mengatakannya di abad ke-17. ide yang sama sekali baru dalam sejarah umat manusia. Beberapa dekade setelahnya, itu digeneralisasikan XVIII pada naturalis besar Italia lainnya - A. Vallisnieri.

Topik 3. Ketentuan utama teori ekologi pembangunan sosial

Oken pada abad ke-19, mengikuti pemikiran Vallisnieri, mengungkapkan ide ini dalam bentuk pepatah: "Omnevivum e vivo" ("Semua makhluk hidup dari makhluk hidup"). Itu adalah penolakan generasi spontan dan abiogenesis dan proklamasi kesatuan berkelanjutan materi hidup di lingkungan sekitar kita - di biosfer - sejak awal, jika ada. Setelah karya L. Pasteur, sangatlah sulit untuk menggoyahkan pandangan tentang alam ini, prinsip empiris ini, yang sulit untuk ditolak saat ini dan yang didasarkan pada sejumlah besar fakta ilmiah yang pasti; dan meskipun mereka masih berusaha membuktikan adanya abiogenesis, namun sia-sia.

Aspirasi berabad-abad ini tidak disebabkan oleh fakta empiris, tetapi oleh kebiasaan pemikiran filosofis, oleh tradisi yang sangat mendalam yang menjadi dasar gagasan tentang dunia, terkait dengan pandangan filosofis, agama, dan puitis, asing bagi sains.

Mempelajari sejarah geokimia karbon, kami tidak melihat jejak abiogenesis di dalamnya; tidak ada senyawa organik yang terlepas dari materi hidup, yang akan menunjukkan adanya proses seperti itu selama waktu geologis .

Geokimia membuktikan hubungan erat materi hidup dengan sejarah semua unsur kimia, ini menunjukkan kepada kita sebagai bagian dari organisasi kerak bumi, sama sekali berbeda dari materi inert. Tidak ada tempat dalam datanya untuk abiogenesis, untuk generasi spontan yang sewenang-wenang, dan tidak ada tanda-tanda keberadaannya.

Kita harus melestarikan prinsip empiris Redi dan mengakui sebagai fakta ilmiah, masih tak tergoyahkan, bahwa sepanjang perjalanan waktu geologis selalu ada batas tak tertembus antara hidup (dengan kata lain, antara totalitas semua organisme) dan zat lembam, bahwa semua kehidupan berasal dari kehidupan dan bahwa selama ini fenomena yang sama dari pertukaran unsur-unsur kimia antara dua manifestasi alam ini terjadi, seperti yang sekarang diamati.

Dalam kerangka fakta-fakta empiris ini, gagasan tentang keabadian kehidupan tampaknya benar-benar sah, yang mengisi kehidupan religius dan filosofis Asia sedemikian tinggi dan sekarang mulai merambah ke dalam gagasan ilmiah dan ke dalam pencarian filosofis Barat.

Materi hidup selalu, sepanjang waktu geologis, telah dan tetap menjadi komponen alami yang tidak terpisahkan dari biosfer, sumber energi yang ditangkap olehnya dari radiasi matahari, zat yang dalam keadaan aktif, yang memiliki pengaruh besar pada arah dan arah perjalanan. proses geokimia unsur-unsur kimia di seluruh kerak bumi.

Biasanya, materi lembam Bumi tidak mewakili hal seperti ini selama miliaran tahun dan tidak mewakilinya.

Bab sebelumnya::: Ke konten::: Bab selanjutnya

Seseorang harus mematuhi hukum alam, karena. ini adalah hukum objektif dan urutan besarnya lebih tinggi dari hukum masyarakat. Secara total, lebih dari 250 hukum telah ditemukan, sebut saja hukum utama perkembangan alam (menurut Reimers N.F.):

• 1. Hukum migrasi biogenik atom (Vernadsky V.I.). Salah satu kebutuhan utama adalah pelestarian penutup bumi yang hidup 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 lingkungan, materi, energi, informasi, dll. pasti mengarah pada pengembangan reaksi berantai alami atau pembentukan ekosistem baru, yang pembentukannya, dengan perubahan lingkungan, mungkin menjadi ireversibel);
• 3. Hukum "Semua atau tidak sama sekali" (H. Bowling). Berguna dalam 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 asas eksklusi (TF Gause);
• 5. Hukum minimum (J. Liebig). Daya tahan suatu organisme 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 sifat 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 mengekstraknya;
• 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) pada Zaman Batu adalah 4 ribu, di masyarakat agraris 12 ribu, di negara industri maju sekarang 230-250 ribu. Sejak awal abad ke-20, jumlah energi per unit pertanian produksi meningkat 8 -10 kali lipat. Efisiensi energi keseluruhan produksi pertanian adalah 30 kali lebih tinggi daripada dalam kondisi pertanian primitif. Peningkatan sepuluh kali lipat dalam biaya energi untuk pupuk, peralatan memberikan peningkatan hasil hanya 10-15%;
• 11. Hukum kesuburan tanah (alami) yang semakin berkurang (lahan subur di dunia telah kehilangan 50% dengan tingkat kehilangan rata-rata 7 juta ha/tahun). Intensifikasi produksi pertanian memungkinkan Anda untuk mendapatkan lebih banyak tanaman dengan lebih sedikit tenaga kerja dan sebagian menetralkan efek Hukum Penurunan Kesuburan, tetapi pada saat yang sama, efisiensi energi produksi menurun;
• 12. Hukum kesatuan fisik dan kimia materi hidup (V.I. Vernadsky). Semua zat hidup di Bumi secara fisik dan kimia sama. Setiap agen fisik dan kimia 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 pergi ke suatu tempat; 3) alam "tahu" lebih baik. 4) tidak ada yang diberikan secara cuma-cuma.

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 tidak 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 rezim semua faktor lingkungan sesuai dengan persyaratan yang ditetapkan secara turun-temurun dari organisme (yaitu, genotipenya), maka ia dapat bertahan hidup dan menghasilkan 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, kekurangan atau ketidakhadiran zat apa pun (baik makro dan mikro) berdampak negatif pada keadaan tubuh, bahkan jika semua yang lain hadir dalam jumlah yang diperlukan.

1. Hukum Minimum

Secara historis, yang pertama untuk 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 kimia dan fisiologi pertanian Jerman Justus Liebig (1803-1873). Mempelajari pengaruh kandungan berbagai unsur kimia dalam tanah terhadap pertumbuhan tanaman, ia merumuskan aturan: "Panen (produksi) tergantung pada faktor yang minimal." Aturan ini dikenal sebagai hukum minimum Liebig.

Sebagai ilustrasi visual dari hukum minimum Liebig, sering digambarkan sebuah tong, di mana papan-papan 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 lagi penting.

Mari kita menganalisis hukum minimum pada contoh-contoh spesifik. Tanah mengandung semua unsur nutrisi mineral yang diperlukan untuk jenis tanaman ini, 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, ini akan mengarah pada peningkatan pertumbuhan tanaman. Tetapi jika kita memasukkan zat kimia lain (misalnya kalium, nitrogen, fosfor) dan seng masih kurang, itu 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 tubuh.

Dengan demikian, hukum minimum ini 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 dikompensasi dengan penggunaan air mineral atau vitamin.

(Contoh. Kebutuhan harian minimum yodium untuk orang dewasa, menurut WHO, adalah 150-200 mcg. Yodium adalah bagian dari hormon tiroid dan sangat penting 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 mengatakan: “Mendekati nilai minimum yang diperlukan untuk mempertahankan kehidupan organisme, faktor lingkungan menjadi pembatas, yaitu. membatasi kemampuan organisme untuk bertahan hidup.

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

Hukum ekologi— pola-pola umum dan prinsip-prinsip interaksi antara masyarakat manusia dan 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 yang dirumuskan oleh penulis yang berbeda, yang paling terkenal adalah empat kata mutiara dari ilmuwan lingkungan Amerika Barry Commoner (1974):

• "semuanya terhubung dengan segalanya"(hukum hubungan universal hal-hal dan fenomena di alam);
• "semuanya harus pergi ke suatu tempat"(hukum kekekalan massa materi);
• "tidak ada yang datang secara gratis"(tentang harga pembangunan);
• "alam tahu yang terbaik"(tentang kriteria utama seleksi evolusioner).

Dari hukum hubungan universal hal-hal dan fenomena di alam("semuanya terhubung dengan segalanya") beberapa konsekuensi berikut:

• hukum bilangan besar - tindakan kumulatif dari sejumlah besar faktor acak mengarah pada hasil yang hampir tidak tergantung pada peluang, yaitu. memiliki sifat 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 aksi eksternal membawa sistem keluar dari keadaan keseimbangan stabil, keseimbangan ini bergeser ke arah di mana efek aksi eksternal berkurang. Pada tingkat biologis diwujudkan dalam bentuk kemampuan ekosistem untuk mengatur dirinya sendiri;
• hukum optimalitas- sistem apa pun berfungsi dengan efisiensi terbesar dalam beberapa karakteristik batas spatio-temporal;
• 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("semuanya harus pergi ke suatu tempat") setidaknya dua postulat kepentingan praktis berikut:

Barry Commoner menulis “... ekosistem global adalah satu kesatuan di mana tidak ada yang dapat diperoleh atau hilang dan yang tidak dapat tunduk pada perbaikan universal; segala sesuatu yang telah diambil darinya oleh tenaga manusia harus diganti. Pembayaran atas 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 paling ketat untuk mendapatkan hak untuk hidup. Saat ini, planet ini hanya dihuni oleh 1/1000 spesies tumbuhan dan hewan yang diuji oleh evolusi. Kriteria utama untuk seleksi evolusioner ini adalah penggabungan ke dalam siklus biotik global., mengisi semua relung ekologi. Setiap zat yang dihasilkan oleh organisme harus memiliki enzim yang menguraikannya, dan semua produk peluruhan harus kembali terlibat dalam siklus. Dengan setiap spesies biologis yang melanggar hukum ini, evolusi cepat atau lambat akan berpisah. Peradaban industri manusia sangat melanggar isolasi 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 pikiran dan keinginan untuk itu.

Selain formulasi Barry Commoner, ahli ekologi modern telah menyimpulkan hukum ekologi lainnya - "tidak ada cukup untuk semua orang" (hukum sumber daya terbatas). Jelas, massa 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 mencoba membenarkan keniscayaan kompetisi sosial dengan ini. Pada gilirannya, Charles Darwin meminjam dari Malthus konsep "perjuangan untuk eksistensi" 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 mereka menganggap perjuangan kelas, rasisme, konflik antaretnis 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 perjuangan kompetitif, yang terbaik bertahan, tetapi dalam masyarakat manusia hal ini tidak terjadi.

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

• hukum keseimbangan sosial dan ekologi(kebutuhan untuk menjaga keseimbangan antara tekanan terhadap lingkungan dan pemulihan lingkungan ini, baik alami maupun buatan);
• prinsip manajemen pengembangan budaya(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 untuk membalikkan gerakan evolusioner, dari bentuk kompleks ke bentuk yang lebih sederhana);
• hukum noosfera Vernadsky (perubahan biosfer yang tak terhindarkan di bawah pengaruh pemikiran dan kerja manusia menjadi noosfer - geosfer, di mana pikiran menjadi dominan dalam pengembangan sistem "manusia-alam").

Kepatuhan terhadap hukum-hukum ini dimungkinkan jika umat manusia menyadari perannya dalam mekanisme menjaga stabilitas biosfer. Diketahui bahwa dalam proses evolusi hanya spesies-spesies yang dilestarikan yang mampu menjamin stabilitas kehidupan dan lingkungan. Hanya manusia, dengan menggunakan kekuatan pikirannya, yang 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 hormat untuk generasi mendatang. Semua ini adalah komponen dari pandangan dunia biosfer baru, yang harus menjadi universal.

Hukum dan prinsip ekologi

Hukum Minimum

Pada tahun 1840 Y. Liebig menemukan bahwa panen sering kali dibatasi bukan oleh unsur hara yang dibutuhkan dalam jumlah besar, tetapi oleh unsur hara yang dibutuhkan sedikit, tetapi juga langka di dalam tanah. Hukum yang dirumuskannya berbunyi: "Tanaman dikendalikan oleh zat yang minimal, besarnya dan stabilitas yang terakhir dalam waktu ditentukan." Selanjutnya, sejumlah faktor lain ditambahkan ke nutrisi, seperti suhu. Operasi hukum ini dibatasi oleh dua prinsip. Hukum pertama Liebig benar-benar berlaku hanya dalam kondisi stasioner. Formulasi yang lebih tepat: "dalam keadaan stasioner, zat pembatas akan menjadi zat yang jumlahnya tersedia paling dekat dengan minimum yang diperlukan." Prinsip kedua menyangkut interaksi faktor-faktor. Konsentrasi tinggi atau ketersediaan zat tertentu dapat mengubah asupan nutrisi minimal. Hukum berikut dirumuskan dalam ekologi itu sendiri dan menggeneralisasi hukum minimum.

Hukum Toleransi

Hukum ini dirumuskan sebagai berikut: ada atau tidak mungkinnya pengembangan 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 yang baik juga buruk. Rentang antara kedua nilai tersebut merupakan batas toleransi, dimana tubuh secara normal merespon pengaruh lingkungan. Hukum toleransi diusulkan W. Shelford pada tahun 1913. Kami dapat merumuskan sejumlah proposal yang melengkapinya.

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

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. Merumuskan "hukum minimum", Liebig memikirkan efek pembatas dari unsur-unsur kimia vital yang ada di lingkungan dalam jumlah kecil dan terputus-putus. 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. Faktor pembatas penting dalam kondisi modern adalah pencemaran lingkungan. Faktor pembatas utama untuk Y.Odumu, - dimensi dan kualitas oikosa", atau kita" rumah alami, dan bukan hanya jumlah kalori yang bisa diperas dari tanah. Lanskap tidak hanya gudang, tetapi juga rumah tempat kita tinggal. “Tujuannya harus menjaga setidaknya sepertiga dari semua lahan sebagai ruang terbuka yang dilindungi. Ini berarti sepertiga dari seluruh habitat kita harus berupa taman nasional atau lokal, cagar alam, area hijau, area hutan belantara, dll.” Wilayah yang dibutuhkan oleh 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. Sementara 0,12 hektar dapat menyediakan cukup kalori untuk menopang satu orang, diet sehat dengan banyak daging, buah-buahan dan sayuran membutuhkan 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 populasi optimal adalah 1 miliar orang, dan oleh karena itu, sudah ada sekitar 5 miliar "orang tambahan". Manusia, untuk pertama kalinya dalam sejarahnya, menghadapi batasan daripada batasan lokal. Mengatasi faktor pembatas membutuhkan pengeluaran materi dan energi yang besar. Menggandakan hasil membutuhkan peningkatan sepuluh kali lipat dalam jumlah pupuk, pestisida, dan listrik (hewan atau mesin). Ukuran populasi juga merupakan faktor pembatas.

Hukum pengecualian kompetitif

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

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

Hukum pengecualian kompetitif juga dapat bekerja dalam masyarakat manusia. Keunikan tindakannya saat ini adalah bahwa peradaban tidak dapat bubar. Mereka tidak punya tempat untuk meninggalkan wilayah mereka, karena di biosfer tidak ada ruang bebas untuk menetap dan tidak ada kelebihan sumber daya, yang mengarah pada kejengkelan perjuangan dengan semua konsekuensi berikutnya. Kita dapat berbicara tentang persaingan ekologis antar negara dan bahkan perang ekologis atau perang yang disebabkan oleh alasan ekologis. 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 memiliki bobot yang lebih besar di abad ke-21. Selain itu, kebutuhan akan wilayah untuk pembuangan radioaktif dan limbah lainnya ditambahkan. Perang—panas dan dingin—mengambil dimensi ekologis. Banyak peristiwa dalam sejarah modern, seperti runtuhnya Uni Soviet, dipersepsikan dengan cara baru, jika Anda melihatnya dari perspektif ekologis. Satu peradaban tidak hanya dapat menaklukkan yang lain, tetapi menggunakannya untuk tujuan egois dari sudut pandang ekologis. Ini akan menjadi kolonialisme ekologis. Ini adalah 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 wilayah disebut suksesi. Suksesi terjadi sebagai akibat dari perubahan lingkungan fisik di bawah tindakan 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, sesuai dengan hukum dasar ekologi, berkaitan langsung dengan keberlanjutan. Namun, belum diketahui sejauh mana hubungan ini bersifat kausal.

Beberapa hukum dan prinsip lain yang penting bagi ekologi.

Hukum munculnya: keseluruhan selalu memiliki sifat khusus yang tidak dimiliki 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): ontogenesis suatu organisme adalah pengulangan singkat dari filogenesis spesies tertentu, yaitu. individu dalam perkembangannya mengulangi secara 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 berhubungan langsung dengan hukum ragam yang diperlukan.

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

Prinsip menjaga ketertiban(Y. Prigozhy): dalam sistem terbuka, entropi tidak meningkat, tetapi menurun hingga nilai konstan minimum tercapai, yang selalu lebih besar dari nol.

Prinsip Le Chatelier-Brown: dengan pengaruh eksternal yang membawa sistem keluar dari keadaan kesetimbangan stabil, kesetimbangan ini digeser ke arah di mana pengaruh pengaruh eksternal melemah.

Prinsip Penghematan Energi(L. Onsager): dengan probabilitas pengembangan proses dalam serangkaian arah tertentu yang diizinkan oleh prinsip-prinsip termodinamika, yang menyediakan disipasi energi minimum diwujudkan.

Hukum maksimalisasi energi dan informasi: kesempatan terbaik untuk pelestarian diri memiliki sistem yang paling kondusif untuk penerimaan, produksi dan penggunaan energi dan informasi yang efisien; asupan maksimum suatu zat tidak menjamin keberhasilan sistem dalam perjuangan kompetitif.

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

Aturan Schrödinger"tentang nutrisi" organisme dengan entropi negatif: keteraturan organisme lebih tinggi daripada lingkungan, dan organisme memberikan 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 suatu spesies rata-rata berkurang, dan laju evolusi meningkat. Umur rata-rata spesies burung adalah 2 juta tahun, dan spesies mamalia adalah 800.000 tahun. Jumlah spesies burung dan mamalia yang punah dibandingkan dengan jumlah totalnya 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 ukuran populasi minimum: ada ukuran populasi minimum yang di bawahnya ukuran populasi 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 ekologi spesies dari genus yang sama.

Hukum penipisan materi hidup dalam konsentrasi pulaunya(G.F. 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 kegiatan lingkungan manusia: pelestarian buatan ekosistem berukuran kecil (di area terbatas, misalnya, cagar alam) mengarah pada kehancuran bertahap mereka dan tidak menjamin konservasi spesies dan komunitas.

Hukum Piramida Energi(R. Lindeman): dari satu tingkat trofik piramida ekologi, rata-rata, sekitar 10% energi yang diterima pada tingkat sebelumnya berpindah ke tingkat lain yang lebih tinggi. 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 siklus energi dalam biocenosis.

Aturan kewajiban untuk mengisi relung ekologis: ceruk ekologis yang kosong selalu dan harus diisi secara alami (“alam tidak mentolerir 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. Dari hukum dan prinsip lingkungan ini, beberapa kesimpulan mengikuti yang adil untuk sistem “manusia-lingkungan”. 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 biosfer yang tak tergantikan: biosfer tidak dapat digantikan oleh lingkungan buatan, seperti halnya, katakanlah, jenis kehidupan baru tidak dapat diciptakan. Seseorang tidak dapat membangun mesin gerak abadi, sedangkan biosfer praktis adalah mesin gerak "abadi".

Hukum kulit berkerikil: potensi sumber daya alam global awal terus 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, dibutuhkan 200 ton zat padat per tahun, yang ia, dengan bantuan 800 ton air dan rata-rata 1000 W energi, berubah menjadi produk yang berguna untuk dirinya sendiri. Semua manusia ini mengambil dari apa yang sudah ada di alam.

Prinsip keterpencilan acara: keturunan akan datang dengan sesuatu untuk mencegah kemungkinan konsekuensi negatif. Pertanyaan tentang seberapa besar 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 populasi; pada manusia, sebaliknya, pertumbuhan penduduk dalam hal ini semakin cepat. Beberapa mekanisme pengaturan alam tidak ada pada manusia, dan ini dapat berfungsi sebagai alasan tambahan untuk optimisme teknologi pada beberapa orang, dan bagi pesimis lingkungan untuk bersaksi tentang bahaya bencana semacam itu, yang tidak mungkin terjadi pada spesies lain.

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 "Pengetahuan" Moskow 1990

BBK28.0

CHERNOV Gennady Nikolaevich - Kandidat Ilmu Biologi, Peneliti Senior di VNIISENTI Kementerian Industri Medis Uni Soviet - meneliti pengembangan bioteknologi di luar negeri. Terkait dengan topik brosur ini adalah karya penulis “N. P. Krenke dan teorinya tentang penuaan dan peremajaan" dan "Bioteknologi dalam pendekatan sistem-historis".

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

Chernov G.N.

449 Hukum biologi teoretis. - M.: Pengetahuan, 1990. - 64 hal. - (Baru dalam kehidupan, sains, teknologi. Seri "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

BBC 28.0

© Chernov G. N., 1990

pengantar

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

F. ENGELS

Hukum sebagai komponen teoritis ilmu pengetahuan adalah generalisasi ilmiah yang secara singkat dan akurat mengungkapkan aspek-aspek esensial, hubungan dan koneksi dari fenomena, objek, dan sistem yang dipelajari. Pamflet ini merumuskan hukum organisasi dan perkembangan makhluk hidup, yang merupakan isi teoretis utama biologi umum.Penulis sama sekali tidak mengklaim telah menemukan hukum-hukum ini. Kita berbicara tentang kristalisasi mereka dari jumlah kesimpulan dan generalisasi yang telah dicapai oleh sains sekarang. Yang terbaik 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 kognisi eksperimental, deskriptif, dan teoretis tentang alam yang hidup. Oleh karena itu, biologi teoretis yang disajikan di sini bukanlah hasil spekulasi semata: ia mencerminkan sistem metodologis ilmu biologi secara keseluruhan. Namun, kodifikasi hukum adalah masalah teoretis murni, diselesaikan dengan bantuan analisis sistem-historis. Tujuan dari analisis ini, yang merupakan salah satu aspek dialektika materialistik, adalah untuk mengungkapkan 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. Attributiveness (pengabdian pasti

objek mu). Sistem hukum biologi teoretis, yang berangkat dari definisi materi pelajarannya, harus termasuk dalam biologi umum, yaitu, harus bersifat biologis umum, dan bukan bersifat pribadi atau filosofis murni. Persyaratan ini dipenuhi dengan pemilihan konsep ilmiah biologi umum yang mendasari hukum yang dijelaskan.

2. Bukti Berbeda dengan hipotesis, yaitu asumsi, hukum ilmiah adalah generalisasi lokal. Generalisasi-generalisasi inilah yang dibuktikan oleh seluruh rangkaian perkembangan ilmu pengetahuan dan berulang kali ditegaskan oleh studi-studi berbagai ilmuwan yang memasuki sistem hukum biologi teoretis yang dirumuskan di sini generalisasi teoretis di bidang ini.

3. Conciseness (Keringkasan) Biologi teoretis harus cukup padat, tidak ada tempat di dalamnya untuk mempertimbangkan secara mendetail tentang perincian yang dengannya ilmu biologi begitu kaya. Untuk memenuhi persyaratan ini, penulis berusaha untuk singkat dan keringkasan presentasi.

4. Konsistensi Secara keseluruhan, hukum-hukum biologi teoretis harus menjadi sistem ilmiah yang integral, dan bukan seperangkat 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 seperangkat hukum yang disajikan dikonfirmasi oleh hubungan logis di antara mereka. Di sini sangat penting untuk menekankan signifikansi mendasar dari hukum yang termasuk dalam bagian "Evolusi biologis". Prinsip historisisme dan kemanfaatan organik yang diungkapkan di dalamnya termasuk dalam bagian motivasi atau tersirat dalam penyajian pada dasarnya semua hukum lain dari biologi teoretis dan, oleh karena itu, menyatukan mereka menjadi satu kesatuan.

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 kita memiliki hak untuk

untuk mengidentifikasi sebagai satu hukum yang sama kesimpulan teoretis yang ditarik di masa lalu dengan formulasi modernnya, yaitu ide asli dengan perkembangan selanjutnya. Rumusan undang-undang yang diajukan oleh penulis dan sistemnya secara keseluruhan, sesuai dengan prinsip historisisme, tidak dapat mengklaim finalitas. Varian lain dari konstruksi 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 hampir tidak mungkin untuk membangun biologi teoretis modern sebagai sistem pengetahuan integral tanpa mereka.

6. Nominativitas. 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 ilmuwan dengan siapa generalisasi ini terkait. Nominativitas, penamaan 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 diringkas di sini dalam 12 hukum yang berkaitan dengan 6 bidangnya.

Sistem dunia organik

Melihat 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 sistematika biologis, berdasarkan pengetahuan yang komprehensif tentang organisme dan kelompok sistematis (taksa). Penyajian sistem ini secara historis, istilah evolusi (dan justru dengan cara inilah yang dapat dipahami sepenuhnya) mensyaratkan bahwa sistematika 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.

Kajian tentang dunia organik sebagai suatu sistem geobiologi merupakan tugas dari ilmu-ilmu kompleks geobiologi, yang meliputi biogeografi, ilmu biologi tanah, hidrobiologi, biogeocenologi, dan 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 kehidupan ini milik salah satu atau yang lain dari sistem ini. Oleh karena itu, kombinasi dari dua undang-undang yang disebutkan ke dalam kerangka umum mencerminkan keterkaitan yang nyata, yang analisisnya dapat membentuk isi studi khusus.

Setelah sambutan singkat ini, kami melanjutkan langsung 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 Saint-Hilaire

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

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

3. Kesamaan struktur dan fungsi berbagai bentuk organik disebabkan oleh kesamaan asal-usulnya (homologi), evolusi paralelismadaptif ("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 tanda yang hidup yang tidak terkait dengan adaptasi dan dengan kesatuan asal. Rasio faktor-faktor ini dalam kasus kesamaan tertentu yang berbeda dapat berbeda, hingga nilai nol dari satu atau lainnya.

4. Keanekaragaman bentuk organik mencerminkan urutan sejarah asal usul dan perkembangannya dari yang sederhana hingga yang kompleks, keragaman kondisi untuk evolusi, sifatnya yang divergen (divergen) dan adaptif (adaptif), sifat multiarah dari proses mutasi.

Tanaman individu dianggap dalam sistematika sebagai milik sejumlah taksa peringkat bawahan berturut-turut, di antaranya yang utama adalah spesies. Peringkat utama taksa botani dalam pi-order menaik adalah sebagai berikut: spesies, genus, famili, ordo, kelas, divisi, kingdom. Dalam suatu spesies, subspesies geografis, varietas morfologis, ekotipe dapat dibedakan; pada tanaman budidaya, varietas, dll. Tipe, memesan- pasukan, dan variasinya keturunan.

Prinsip hierarki membangun sistem tumbuhan dan hewan secara konsisten diterapkan oleh Linnaeus. Langkah penting dalam pengembangan lebih lanjut dari sistematika 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 gagasan tentang tipe milik KM Baer. Kelebihan Etienne Geoffroy Saint-Hilaire (1772-1844) adalah bahwa ia adalah orang pertama yang menentang pembentukan partisi metafisik antara jenis dan mendekati pemahaman tentang kesatuan dan keragaman bentuk organik dari posisi evolusioner.

Data faktual khusus tentang kesatuan dan keragaman dunia organik dalam kerajaan satwa liar 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 pertanyaan 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 dalam hal ini membedakan bentuk utama organisasi makhluk hidup berikut: 1) aseluler, 2) kuasiseluler, 3) protoseluler, 4) monoseluler, 5) poliseluler (selula - sel).

Organisasi aseluler (non-seluler) adalah karakteristik virus, analog hipotetisnya yang hidup dalam kaldu primordial, serta tetesan protein coacervate yang didalilkan oleh A. I. Oparin dalam teorinya tentang asal usul kehidupan. Kelompok campuran entitas biologis ini merupakan ranah Proto-Bnonts.

Organisasi kuasiseluler (seolah-olah seluler) adalah karakteristik mikoplasma - bakteri terkecil yang tidak memiliki cangkang. Kelompok organisme seperti itu dapat muncul dari berbagai protobion yang membentuk kerajaan transisional archaeobion sebagai hasil dari evolusi progresif. Model alami, dan mungkin peninggalan archaeobiont, adalah kelas mikoplasma.

Organisasi protoseluler (seluler primer) melekat pada bakteri sejati dan juga merupakan karakteristik archaebacteria 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.

Superkingdom eukariota, yang dicirikan oleh organisasi monoseluler (uniseluler dan multiseluler), muncul sebagai hasil dari evolusi simbiosis dari berbagai perwakilan protokariota, yang mengarah pada pembentukan kerajaan zoofitoid, yang mencakup eukariota yang lebih rendah. Tumbuhan yang lebih tinggi dan kerajaan hewan multiseluler berevolusi dari berbagai sub-kerajaan.

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

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

Beberapa ciri 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 ontogeni 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 di berbagai perwakilan kerajaan hewan dan tumbuhan.

Paralelisme variabilitas didirikan di hukum deret homolog N.I.Vavilov. Misalnya, berbagai jenis gandum memiliki ciri-ciri serupa seperti ada dan tidak adanya sarang di telinga, penghilangan atau penghilangan, warna putih dan merah biji-bijian, dll. Dalam fitur kesamaan spesies ini, homologi aparatus genetik mereka 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 peletakan dan diferensiasi lapisan benih pada hewan. berbagai jenis.

Contoh analogi yang baik dan variabilitas serupa adalah fitur kesamaan eksternal cetacea dengan 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 selama evolusi artiodactyls dan equids, dipelajari 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 fitur taksonomi, terutama di kerajaan alam hidup yang lebih rendah, disebabkan oleh fenomena pomologi, yaitu, mereka tidak terhubung dengan kesatuan asal.

berjalan, atau dengan adaptasi. Rupanya, ciri mendasar makhluk hidup seperti universalitas kode informasi genetik juga harus dirujuk ke contoh pomologi.

Sebagai penutup pertimbangan kami tentang hukum Saint-Hilaire di sini, kami mencatat bahwa, dibandingkan dengan ide aslinya, konten modern dari hukum ini dibedakan oleh interpretasi yang lebih jelas tentang faktor-faktor yang menentukan kesatuan dan keragaman kehidupan. Analisis faktor-faktor ini terlibat dalam doktrin evolusi. Ini mengungkapkan hubungan tak terpisahkan antara hukum Saint-Hilaire dan hukum evolusi biologis.

Hukum globalitas kehidupan, atau hukum pertama Vernadsky

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

2. Biosfer berinteraksi erat dengan atmosfer, hidrosfer dan litosfer, menyebabkan dan \ evolusi, memastikan 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 ditentukan oleh kekhasan hubungannya dengan lingkungan.

4. Tumbuhan hijau menyediakan keberadaan oksigen molekuler di atmosfer bumi dan melakukan 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 dan lebih tinggi dalam rantai makanan yang menentukan pergerakan zat dan energi di 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, 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, penjelasan tentang peran individu kelompok organisme dalam pembentukan alam. marah dan lanskap, dalam perkembangan geologis kerak bumi, dalam pergerakan dan sirkulasi zat di planet kita, membutuhkan studi yang panjang dan mendalam. Dalam perjalanan studi ini, ide-ide tentang biocenosis Dan ekosistem berbagai tingkatan. Konsep luas biosfer telah 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.

Pada skala 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 stabilisasi komposisi gas atmosfer adalah hasil dari kehidupan. Komposisi kimia hidrosfer juga sangat ditentukan oleh proses aktivitas vital organisme. Tanah adalah produk dari aktivitas vital dan area aktivitas tertinggi makhluk hidup. Batuan sedimen Bumi adalah batuan biogenik, ciptaan makhluk hidup. Cangkang granit Bumi terbentuk karena peleburan kembali batuan sedimen. Menurut Vernadsky, granit adalah "bekas biosfer". Dunia organik merangkul dengan pengaruhnya seluruh kimia kerak bumi, didefinisikan

11 berbagi sejarah geokimia dari hampir semua unsur dalam Tabel Periodik D. I. Mendeleev.

Dengan bantuan organisme, transformasi energi radiasi matahari di permukaan planet dan akumulasinya dalam bentuk energi kimia dari berbagai zat organik juga dilakukan. Total produksi tahunan fotosintesis di Bumi adalah 42-46 miliar ton karbon organik. Organisme fotosintesis - tumbuhan hijau dan beberapa bakteri - mengubah zat anorganik - CO 2, H 2 O, nitrogen, fosfor, dan senyawa 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 disebut 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. Anggota kelompok ini disebut pengurai. Interaksi produsen, konsumen dan pengurai menentukan sirkulasi biologis, atau biotik, zat. Salah satu manifestasi kehidupan yang paling penting terdiri dari sirkulasi 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 yang dikembangkan 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 menyumbangkan zat atau energi untuk biogeocenosis, tetapi mereka memiliki efek serbaguna di atasnya. 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, geomorfogenik, zoogenik dan fitogenik dibedakan.

Tidak 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. Dalam interaksi erat sistem geobiologis dan taksonomi dunia organik, evolusi kehidupan di Bumi berlanjut. Salah satu faktor evolusi ini adalah manusia, yang pada zaman kita melihat biosfer dari luar angkasa (lihat Gambar 1 di bagian belakang sampul). Pertanyaan tentang dampak multifaset manusia terhadap biosfer akan dibahas di bagian "Manusia dan Kehidupan Planet". Tetapi sebelum melanjutkan 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. Dengan nama ini, ajaran Charles Darwin (1809-1882) tentang asal usul spesies melalui seleksi alam memasuki sejarah ilmu pengetahuan. Masalah dan isi utama Darwinisme tercermin dalam bagian ini dalam bentuk dua hukum, di mana upaya dilakukan untuk merumuskan

untuk mengambil hal terpenting dari apa dan bagaimana Darwin menjelaskan dalam ajaran evolusinya.

Generalisasi yang dipertimbangkan di sini - hukum Aristoteles dan hukum Darwin - mewakili satu kesatuan yang tak terpisahkan, meskipun yang pertama berasal dari ilmu pengetahuan kuno, dan yang kedua hanya ditemukan di abad ke-19

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, tujuan, harmonis, seolah-olah, sifat wajar organisasi mereka, pengembangan individu dan hubungan dengan lingkungan. Kemanfaatan organik terungkap dalam proses memahami peran biologis ciri-ciri khusus bentuk kehidupan.

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

3. Kemanfaatan organik, yang menjadi subjek analisis ilmu pengetahuan kuno dan menjadi dasar interpretasi teleologis dan religius satwa liar, 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 mengajukan gagasan tentang penyebab akhir.

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

Di bidang sitologi, contoh yang jelas dan ilustratif 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 pada mitosis mempertahankan kekonstanan jumlah kromosom dalam pembelahan sel somatik. Haploidisasi set kromosom selama pembentukan sel germinal dan pemulihannya selama pembentukan zigot sebagai hasil fusi sel germinal memastikan pelestarian jumlah kromosom selama reproduksi seksual. Penyimpangan dari norma, yang mengarah ke poliploidisasi sel, yaitu, penggandaan jumlah kromosom terhadap yang normal, terputus oleh efek stabilisasi seleksi alam atau berfungsi sebagai kondisi untuk isolasi genetik, isolasi bentuk poliploid dengan kemungkinan transformasi menjadi spesies baru. Pada saat yang sama, mekanisme sitogenetik berperan lagi, menyebabkan 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 disediakan 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 dengan bantuan serangga. Buah dan biji dari sejumlah tanaman diadaptasi untuk didistribusikan dengan bantuan hewan. Naluri seksual dan naluri untuk merawat keturunan adalah karakteristik hewan dari tingkat organisasi yang paling beragam (lihat Gambar 2 di bagian belakang sampul). Struktur kaviar 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 yang menjalani kehidupan sosial, seperti lebah, dengan pembagian fungsi antara individu yang berbeda dari keluarga. Di sini kita juga harus mengingat bentuk-bentuk perilaku kelompok dalam kawanan dan kelompok keluarga burung dan hewan.

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

Contoh yang sangat ilustratif 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 asimilasi dalam penampilan dengan hewan beracun atau bagian tanaman yang tidak dapat dimakan.

Bersamaan dengan sarana perlindungan pasif di dunia hewan, sarana perlindungan aktif terhadap pemangsa adalah umum: taring babi hutan, tanduk kerbau, dll. Pada pemangsa, seluruh organisasi dan naluri memiliki ciri-ciri adaptasi terhadap ekstraksi makanan.

Perjuangan untuk eksistensi di dunia organik, diwujudkan dalam menangkal faktor lingkungan yang merugikan (biotik Dan abiotik), menyebabkan adaptasi luas seperti korespondensi faktor perkalian dengan tingkat kemusnahan 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 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, untuk 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 individu berhenti menjadi seperti itu, dan evolusi dapat berjalan ke arah yang baru. Relativitas kemanfaatan terutama dimanifestasikan dengan jelas dalam 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.

Hukum 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, karenanya, keturunan mereka untuk conc. kondisi lingkungan yang remang-remang.

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

3.hereditas, variabilitas Dan seleksi alam, yaitu, pelestarian dominan di sejumlah generasi yang lebih beradaptasi, adalah faktor dasar evolusi biologis

qni 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(divergensi), yang mengarah pada pembentukan spesies baru yang terisolasi secara kualitatif. Spesies baru dapat memunculkan genera baru, genera dapat memunculkan 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 merugikan. Efek menstabilkan seleksi alam menjelaskan keteguhan 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, sebagian besar ditemukan oleh Darwin melalui analisis teoretis mekanisme seleksi buatan dan ekstrapolasi temuan untuk proses yang terjadi di alam liar. Lewat sini, seleksi buatan melayani Darwin sebagai model seleksi alam.

Ketika menciptakan varietas tanaman budidaya dan keturunan hewan peliharaan, seperti yang ditunjukkan Darwin, ada tiga faktor yang mendasari proses pembentukan yang terarah: hereditas, 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 di antara mereka sendiri sebagai akibat dari perbedaan, kadang-kadang bahkan lebih signifikan daripada spesies alami. Pada saat yang sama, sifat neoplasma, yang ditetapkan secara turun-temurun di bawah pengaruh seleksi, memenuhi tujuan pemulia.

Selain buatan seleksi metodis, Darwin menemukan bentuk buatan seleksi tidak sadar. Seleksi metodologis adalah dasar dari kesadaran

Nuhkegiatan pembibitan. Dalam seleksi tidak sadar, aktivitas seleksi bawah sadar seseorang dimanifestasikan, meninggalkan individu terbaik dan varietas terbaik untuk reproduksi. Seleksi tidak sadar bertindak sedini periode domestikasi hewan liar dan budidaya tanaman liar dan berlanjut selama ribuan tahun sampai munculnya seleksi metodis. Dengan demikian, manusia telah lama melakukan kegiatan seleksi 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 premis seleksi alam, prinsip seleksinya di perjuangan untuk eksistensi dihadapi oleh individu dari populasi manapun. 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 mendalam seleksi buatan dengan proses yang tak terhindarkan terjadi di alam liar, Darwin dengan demikian meyakinkan 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 mengatakan bahwa ajaran Darwin selamanya akan tetap menjadi landasan biologi teoretis, karena itu mempengaruhi hampir semua bagian utamanya dan memberikan interpretasi historis-sistem tentang bentuk biologis dari 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 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 yang berkaitan dengan 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 yang muncul setelah Darwin dalam menafsirkan peran evolusioner variabilitas dalam kerangka sempit menentang beberapa bentuknya. kepada orang lain, tanpa memperhitungkan perubahan organisme secara keseluruhan.

Sebagai penutup bagian tentang evolusi biologis, kita harus memikirkan pertanyaan apakah karakter progresifnya logis, apakah mengikuti esensi seleksi alam. Jika kita mengingat kemajuan biologis (ekologis), maka perlu dicatat bahwa itu adalah konsekuensi langsung dari seleksi alam, kompetisi ruang hidup yang terjadi di ekosistem apa pun. kemajuan morfologi, komplikasi organisasi bentuk kehidupan dalam perjalanan evolusi adalah hasil seleksi alam dengan latar belakang komplikasi kondisi lingkungan biotik dan abiotik, di mana kemajuan morfofisiologis memberikan keuntungan khusus. Jadi, penyebabnya bukanlah seleksi itu sendiri, melainkan seleksi yang terjadi dalam kondisi tertentu.

Jika kemunculan kondisi seperti itu tak terelakkan dalam evolusi biosfer, maka kemajuan morfofisiologis pun tak terelakkan. Munculnya tumbuhan dan hewan air di darat, perubahan dari iklim lembab menjadi gersang, pembangunan gunung, transisi nenek moyang manusia dari gaya hidup arboreal ke terestrial, maju dan mundurnya gletser, pembentukan dingin dan sedang zona iklim - semua perubahan ini ada dalam sejarah Bumi

konsisten. Akibatnya, neoplasma biologis, termasuk yang progresif, yang terjadi di bawah pengaruh perubahan ini, juga alami. Munculnya manusia itu wajar.

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

Perkembangan individu dari tubuh

Studi tentang perkembangan individu suatu organisme adalah tugas embriologi, fisiologi perkembangan, biologi perkembangan, dan 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 pola molekuler belum dirumuskan. Oleh karena itu, kami akan membatasi diri pada hukum biologis umum dari perkembangan individu suatu organisme, yang ditemukan sebelum 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. Mari kita perhatikan juga hukum integritas 1 dari ontogenesis, atau hukum Driesch. Menolak sepenuhnya vitalisme Driesch, kita harus benar mengakui peran ilmuwan Jerman dalam penemuan hukum ini. Kami akan mencoba memberikan interpretasi materialistis, menggunakan ide-ide modern tentang faktor sistemik dan regulasi dalam perkembangan tubuh. Salah satu masalah penting perkembangan individu adalah masalah evolusi ontogenesis, atau hubungan ontogenesis dengan filogenesis. Tanpa menyentuh inti permasalahan ini,

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

Hukum penuaan dan pembaruan ontogenetik, atau hukum Krenke

1. Kehidupan setiap organisme terbatas dalam durasinya. Lama hidup ditentukan oleh hereditas dan kondisi keberadaan organisme.Pergerakan progresif organisme menuju kematian alami, hingga penghentian keberadaan individu karena itu penuaan, dimanifestasikan dalam melemahnya, kepunahan aktivitas vital.

2. Kehidupan suatu spesies, berbeda dengan kehidupan seorang individu, secara potensial tidak terbatas dalam waktu dan, dengan kondisi yang sama menguntungkan untuk keberadaannya, dapat berlanjut selama yang diinginkan. 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 perkembangan individu ini disebabkan oleh proses pembaruan, mengalir di dalam tubuh. Manifestasi utama dari proses pembaruan adalah pembentukan baru makhluk hidup, pembelahan sel, morfogenesis, proses regenerasi, dan 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, menurun- penuaan.

5. Berbagai faktor lingkungan dapat mendorong atau melawan penuaan dan, karenanya, melawan atau mendorong pembaruan. Oleh karena itu, dalam perkembangan individu organisme, ambiguitas kalender Dan usia fisiologis. Berbagai sel, jaringan dan organ organisme multiseluler mungkin berbeda dalam usia mereka sendiri, di mana:

22

yang juga ditumpangkan oleh usia total organisme pada saat pembentukannya. Perbedaan usia terutama terlihat jelas pada organ metamerik tumbuhan.

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 sebelumnya untuk perkembangan organisme, untuk memprediksi pada tahap awal perkembangannya sebelum waktunya dan ciri-ciri herediter lainnya karena laju penuaan dan pembaruan.

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

Pola variabilitas tanaman yang berkaitan dengan usia, diidentifikasi oleh Kroenke dengan menerapkan 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. Di jantung teori Krenke terletak penyajian dialektika materialis, yang menurutnya, menurut Engels, "negasi kehidupan pada dasarnya terkandung dalam kehidupan itu sendiri", dan kehidupan harus dipertimbangkan "dalam kaitannya dengan hasil yang diperlukan, yang terus-menerus dalam embrionya - kematian".

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

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

23

penuaan didasarkan pada mekanisme molekuler - penghancuran (pelanggaran integritas) DNA dalam proses pergerakan progresif 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 mengarah pada kesimpulan bahwa perbaikan DNA di bawah aksi enzim perbaikan bukanlah fenomena khusus. Ini sangat penting dalam perjalanan perkembangan individu, menyebabkan proses pembaruan dan menunda penuaan tubuh.

Dalam organisme multiseluler, terutama hewan, proses penuaan dan pembaruan bersifat sistemik yang nyata. 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 menunjukkan 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 eksitasi saraf, irama jantung, fase dan tahapan perkembangan individu, perubahan biocenosis, tahapan evolusi - setiap proses yang terjadi pada satwa liar pada tingkat molekuler dan seluler, pada tingkat organ yang terpisah, individu , populasi, biogeocenosis dan biosfer secara keseluruhan , dicirikan oleh durasi yang jelas. Karakteristik temporal sistem kehidupan juga diekspresikan dalam fenomena seperti bioritme, karena karakteristik turun-temurun dari objek hidup dan kondisi eksternal. Karakteristik temporal (temporal) dari objek dan proses biologis merupakan fitur kuantitatif yang penting. Mereka sedang belajar kronobiologi(krono-

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 disajikan olehnya pada akhir tahun 1931 pada pertemuan umum Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet dalam laporan "Masalah Waktu dalam Sains Modern" . Vernadsky membawa masalah waktu di luar kerangka tradisional fisika dan menempatkan dia sebagai masalah ilmu alam dan filosofis yang luas, yang juga terkait langsung dengan geologi, biologi, dan bidang ilmu alam lainnya. Namun demikian, hingga hari ini, para filsuf, dengan beberapa pengecualian, 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 fundamental dan bahkan teknis untuk menciptakan apa yang disebut mesin waktu yang memungkinkan seseorang melakukan perjalanan ke masa depan yang jauh telah diakui secara luas. Gagasan "perjalanan waktu" diajukan sebagai konsekuensi tak terhindarkan dari teori relativitas yang dibuat oleh Albert Einstein dan dikonfirmasi dalam perkembangan fisika teoretis dan eksperimental. XX di dalam. Menurut fisikawan teoretis, pada pesawat ruang angkasa yang bergerak dengan kecepatan mendekati cahaya, durasi interval waktu antara dua peristiwa menurut jam "duniawi dan" roket "dihubungkan dengan rumus sederhana:

T rudal ^- saya/ 0 2

T Bumi ~~ V~"

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

Berdasarkan rumus ini, filsuf M.V. Mostepanenko menulis: “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 waktu ini!” 2.

2 MostepanenkoM. B. Esensi materialistik teori relativitas Einstein. - M.: Sotsekgiz, 1961. - S. 138.

Memperluas apa yang disebut paradoks jam ke tubuh manusia, filsuf kehilangan pandangan akan fakta bahwa rumus di atas, seperti dalam teori relativitas pada umumnya, adalah tentang waktu fisik. Dan waktu biologis sama sekali tidak identik dengan waktu fisik, yang mengikuti hukum penuaan dan pembaruan ontogenetik, yang tidak hanya menegaskan usia fisiologis dan kalender yang tidak sama dari organisme, tetapi juga dengan tegas menolak kepercayaan akan kemungkinan keabadiannya, yang begitu rela diterima oleh orang-orang yang jauh dari biologi.

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

Menyetujui ide-ide pendekatan sistematis dalam sains modern, L. Bertalanffy menekankan bahwa model verbal (verbal) dari sistem yang dipelajari lebih baik daripada tidak adanya model apa pun atau daripada 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

pertanyaan penting tidak mungkin sampai pertanyaan kualitatif dipertimbangkan 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 - memanifestasikan dirinya selama semua tahap ontogenesis. Jadi, ontogeni adalah kesatuan yang teratur dari keadaan integritas yang bergantian secara berurutan. Dalam integritas pengembangan individu, kemanfaatan organik dimanifestasikan.

saya 2. Integritas ontogeni didasarkan pada tindakan faktor regulasi sistemik: sitogenetik, morfogenetik, morfofisiologis, hormonal, dan pada kebanyakan hewan neurohumoral. Faktor-faktor ini, yang bertindak berdasarkan prinsip umpan balik, mengoordinasikan jalannya perkembangan dan aktivitas vital organisme sebagai 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, sebagai suatu peraturan, kurang menonjol daripada pada hewan. Dalam proses regenerasi, yaitu pemulihan bagian yang hilang atau pemulihan tubuh dari suatu bagian, integritas meningkat. Komplikasi organisasi dalam proses ontogenesis dan filogenesis, penguatan fungsi koordinasi faktor regulasi sistemik tubuh berarti peningkatan integritas.

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

Drisha (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 berdasarkan data ilmiah (sebagai lawan dari interpretasi idealisnya dalam vitalisme), kami sampai pada hukum integritas ontogenesis - hukum yang memberikan interpretasi materialistik dari salah satu aspek paling kompleks dari individu. perkembangan suatu organisme.

Beralih ke sejarah penemuan hukum ini, kami mencatat bahwa itu menyebabkan prinsip korelasi, didirikan oleh Cuvier dan memungkinkan ilmuwan ini untuk merekonstruksi struktur banyak fosil hewan secara keseluruhan dari sisa-sisa individu. Terkait dengan hukum ini adalah fenomena variabilitas korelatif, yang menarik perhatian Darwin. Untuk memahami integritas ontogeni, IP Pavlov dan murid-muridnya menemukan peran sistem saraf pusat sebagai faktor pengatur yang menjamin integritas organisme hewan dan manusia. Sifat sistemik dari proses penuaan pada manusia dan hewan ditunjukkan dalam penelitian A. V. Nagorny dan rekan-rekannya. Integritas organisme tumbuhan dalam proses perkembangan individu dipelajari oleh M. x . Chailakhyan dan ahli fisiologi tumbuhan lainnya. Yang sangat penting dalam mengungkap integritas ontogeni adalah studi embriologis, yang asal-usulnya adalah K-F. Wolf dan K. M. Baer. Interpretasi evolusioner yang mendalam tentang integritas organisme dalam perkembangan individu dan sejarahnya diberikan oleh I. I. Shmalyauzen, yang mengembangkan ide-ide A. N. Severtsov tentang masalah ini.

Mari kita pertimbangkan secara lebih rinci beberapa aspek dari generalisasi yang merupakan isi utama dari hukum integritas ontogenesis. 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 mencakup fase siklus sel seperti, misalnya, mitosis, fase prasintesis, fase sintesis DNA, dan fase pascasintesis. Dalam ontogenesis banyak tanaman, tahap pergantian generasi yang dapat dibedakan dengan jelas (seksual dan aseksual) dibedakan. Pada tumbuhan, dan terutama hewan,

tahapan nyh digambarkan dengan jelas: embrio, masa muda, kedewasaan Dan usia tua. Pembagian ontogeni yang lebih fraksional juga dimungkinkan.

Menurut tahapan perkembangan dan tingkat integritas harus dibedakan: 1) keseluruhan sitogenetik, melekat dalam sel pemisah yang terpisah; 2) keseluruhan embrio, mengkarakterisasi fase penghancuran telur, diferensiasi, morfogenesis dan pertumbuhan embrio dalam membran embrio; 3) keseluruhan ontogenetik postembrionik, ciri tahapan remaja dan kedewasaan; 4) keseluruhan yang tidak disengaja, mencerminkan sifat sistemik dari perkembangan involusioner organisme pada tahap usia tua.

Setiap tingkat integritas dicirikan oleh serangkaian faktor pengaturan sistemnya sendiri. Namun, setelah muncul pada satu tahap perkembangan, faktor tertentu dapat dipertahankan dalam satu bentuk atau lainnya pada tahap berikutnya, berintegrasi dengan sistem regulasi baru.

Dalam keseluruhan sitogenetik, sel yang membelah secara terpisah, kontrol sitoplasma, dan kemudian interaksi DNA, RNA, dan protein, merupakan regulasi penting yang utama. Informasi genetik dalam proses sintesis matriks berpindah dari DNA ke RNA, dan dari RNA ke protein. Pada gilirannya, dengan 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.

Pada keseluruhan embrio, sistem regulasi morfogenetik mulai beraksi, yang dimanifestasikan dalam interaksi seluler dan jaringan melalui protein yang berperan sebagai faktor pemicu embriogenesis. Pada saat yang sama, faktor lain yang menentukan integritas perkembangan embrio juga penting. Misalnya, organisasi spatio-temporalnya, fiksasi setiap elemen sistem yang berkembang dalam ruang dan waktu, polaritas dan pengaturan sendiri 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 umpan

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

Pada hewan pada tahap postembrionik, regulasi neurohumoral dan hormonal memainkan peran utama dalam menjaga integritas. Pada saat yang sama, ada mekanisme pengaturan morfofisiologis yang lebih spesifik: interaksi langsung organ, jaringan, dan interaksi seluler. Selama semua tahap ontogenesis, tumbuhan dan hewan memiliki sistem regulasi intraseluler.

Faktor pengaturan sistem memastikan pelestarian keteguhan relatif, identitas diri tubuh dan pada saat yang sama menentukan perkembangan progresifnya. Seiring dengan manifestasi pengorganisasian diri sistemik ini, karakteristik dari cabang perkembangan yang menaik, pada cabang yang menurun, pada tahap usia tua, disorganisasi sistemik terjadi.

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

Fisiolog - esensi biokimia kehidupan

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

Esensi biokimia kehidupan.

Pada bidang umum ilmu-ilmu 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, yang titik esensialnya adalah pertukaran zat yang konstan dengan alam eksternal yang mengelilinginya, dan dengan penghentian pertukaran zat ini, hidup juga berhenti” 3 .

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

Hukum komposisi kimia makhluk hidup, atau hukum pertama Engels

1. Bahan dasar makhluk hidup adalah senyawa organik karbon, yang mengalami transformasi biokimia selama kehidupan organisme. 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. Kombinasi asimilasi dan disimilasi merupakan metabolisme tubuh, atau metabolismenya.

2. Dalam pertukaran zat, peran mendasar

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

milik protein, enzim 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 suatu organisme. Seiring dengan protein, asam nukleat adalah dasar fundamental 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 makhluk hidup, air sangat penting, jika tidak ada kehidupan, tidak mungkin.

Mendefinisikan kehidupan sebagai bentuk keberadaan tubuh protein, Engels dengan demikian menekankan peran unik protein sebagai prinsip dasar biokimia kehidupan. Saat ini, 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, menentukan iritabilitas sel dan manifestasi lain dari aktivitas vital.

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

32

puyu unit struktural dan fungsional kehidupan - sel.

Jelas, orang harus membedakan antara prinsip dasar material kehidupan dan materi hidup secara keseluruhan. Dalam kasus pertama, kita mengingat komponen kimia kunci sel yang menentukan proses biosintesis dan reproduksi, dan dalam kasus kedua, totalitas zat seluler dan antar sel dari tubuh makhluk hidup.

Dalam organisasi struktural dan fungsional sel, peran lipid terutama terkait dengan partisipasinya dalam pembentukan membran plasma, di mana proses biokimia terjadi, 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 membran sel. Adapun ATP, zat ini, hadir di setiap sel hidup, memainkan peran sentral dalam metabolisme energi. Komponen organik lain dari materi hidup tidak memiliki makna universal seperti itu dan oleh karena itu tidak diberi nama khusus.

Dimasukkannya air dalam komposisi makhluk hidup dijelaskan oleh fakta bahwa air terkandung sebagai komponen wajib 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 terlibat dalam reaksi biokimia terjadi. Kandungan air dalam sel biasanya 60-80% atau 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 terbuka, tidak seimbang, memperbaharui diri, mengatur diri sendiri, mengembangkan diri, mereproduksi diri

33

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

2.keterbukaan sistem kehidupan diwujudkan dalam pertukaran materi, energi dan informasi dengan lingkungan. ketidakseimbangan sistem kehidupan diekspresikan dalam perubahannya yang tak terelakkan.

3.Memperbarui diri dari 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 Hal ini diungkapkan dalam mempertahankan dalam tubuh hidup kondisi yang diperlukan untuk pelestarian diri.

4. Kemampuan sistem kehidupan untuk pengembangan diri Dan reproduksi diri, seperti sifat-sifatnya yang lain, di bawah kendali seleksi alam. Ini menentukan organisasi struktural dan fungsional dari tubuh yang hidup, sifat biologis dan spesifiknya yang umum, yang memastikan pelestarian diri sistem biologis dalam perkembangan individu dan historisnya.

5. Penyebab 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, dan bentuk aktif dari perilaku.

7. Transformasi zat dalam tubuh hidup dinyatakan dalam proses katalitik multi-tahap yang membentuk rantai linier dan bercabang, siklus tertutup dan jaringan reaksi biokimia tubuh hidup. Bersamaan dengan ini, sederhana

34

pemisahan awal reaksi biokimia dalam sel, regulasi aktivitas enzim dengan mengubah konsentrasi substrat, aktivator dan inhibitor, organisasi multienzimatik reaksi multistage, regulasi hormonal dan neurohumoral katalisis enzimatik. Fungsi faktor-faktor pengaturan sistem metabolisme ini, yang bertindak terutama berdasarkan prinsip umpan balik, tunduk pada pelestarian dan pengembangan organisme secara keseluruhan. Jika hukum pertama Engels mencirikan sifat-sifat material yang substansial dari materi hidup, maka hukum Bertalanffy menyangkut ciri-ciri fungsional benda hidup, sifat-sifat paling umum dari proses fisiologis dan biokimia yang terjadi di dalamnya. Mengikuti Ludwig von Bertalanffy (1901 - 1972), menganggap organisme sebagai Sistem terbuka maksud kami, pertama-tama, bahwa untuk keberadaannya diperlukan pertukaran materi dan energi dengan lingkungan. Dalam hubungan ini, kita mengingat beberapa ide dan fakta umum.

untuk nutrisi autotrofik organisme termasuk senyawa anorganik, terutama CO3, ion amonium, nitrat, asam fosfat, kalium, kalsium, natrium, senyawa yang mengandung apa yang disebut mikro yang diperlukan dalam jumlah yang relatif kecil ( Fe, Mg, M N, V, Si, Zn dan sebagainya.). Kelompok utama organisme autotrofik adalah tumbuhan hijau. Sumber energi bagi mereka adalah energi cahaya Matahari. Oleh karena itu mereka juga disebut fototrofik organisme. Selain tumbuhan hijau, mereka termasuk ganggang biru-hijau dan bakteri fotosintetik. Kelompok khusus organisme autotrof adalah kemotrofik bakteri yang memperoleh energi dalam proses pengubahan senyawa anorganik.

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

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

enzim dipecah menjadi komponen - asam amino, asam lemak, monosakarida, yang memasuki aliran darah. Dari senyawa-senyawa tersebut di dalam sel-sel tubuh terjadi biosintesis zat-zat makhluk hidup. Sumber energi untuk organisme heterotrofik adalah energi kimia dari nutrisi 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, pengikat nitrogen alga biru-hijau.

Kebutuhan asupan air, jelas tidak perlu