După cum s-a arătat în primul capitol, obiectivul acestei lucrări este analizarea structurii și dinamicii acoperirii vii a pădurilor din Europa de Est din punct de vedere al populației.

În a treia parte, se face o analiză a principalelor caracteristici ale biologiei populației plantelor din pădurile est-europene. Ca o caracteristică integrală a speciilor, este considerat comportamentul populației sau strategia populației.

Distribuția speciilor pe tipuri de strategii de populație a fost realizată separat pentru grupuri de specii existente în același timp și spațiu și care revendică aceeași porțiune a resursei. În literatura zoologică, astfel de grupuri de specii sunt numite bresle, în literatura botanică se numesc sinusia (Smirnova, 1987). Se recomandă analizarea tipurilor de comportament la plante cu forme de viață apropiate, care ocupă o nișă spațio-temporală și aparținând aceluiași nivel trofic, adică. aparținând aceleiași sinuzii (Coenopopulare ..., 1988). Acest lucru este determinat de faptul că speciile dintr-o singură sinuză se caracterizează printr-un efect similar asupra mediului și joacă un rol strâns în comunitate. În plus, identitatea biologică a speciilor se manifestă cel mai mult într-un studiu simultan al întregului set de specii format istoric. În pădurile zonei temperate, sinusia copacilor, arbuștilor, ierburilor de vegetație de vară și arbuștilor și a efemeroidelor de primăvară timpurie sunt de obicei considerate ca atare (estul european ..., 1994).

Cea mai detaliată strategie a populației a fost descrisă pentru arbori și arbuști, și mai puțin detaliată pentru ierburi și arbuști. Printre ierburi, au fost luate în considerare următoarele sinuzii: efemeroizi, iarbă de stejar cu frunze largi, iarbă boreală superficială, iarbă înaltă cu franjuri de poiană. Întrucât studiile de biologie a populației implică utilizarea reprezentărilor care nu sunt interpretate în mod unic în literatura de specialitate, această secțiune oferă explicații ale conceptelor de bază ale biologiei populației (Smirnova și colab., 2002 a, b).

Definiția „populației”. Termenul „populație” din studiile demografice denumește o colecție de indivizi dintr-o specie care trăiesc împreună pe un anumit teritoriu, interconectați prin relații de rudenie (flux de generații), un sistem de relații interne și delimitate de alte populații similare (populații de preț ..., 1976, 1988). Conceptul de ierarhie a biosistemelor la nivel de populație de la coenopopulare la o populație de specii (întregul ansamblu de specii din raza de acțiune) este dezvoltat. În cele mai multe cazuri, granițele reale ale acumulării de indivizi ai unei specii sunt dificil sau imposibil de recunoscut, atunci populația este totalitatea indivizilor din specia studiată într-un spațiu limitat în mod clar de granițele unui anumit obiect natural. Deci, totalitatea indivizilor din specia aflată în limitele fitocenozei, se obișnuiește să se numească „cenopopulare” și în limitele unui ecotop - populație ecotopică. Mai mult, atunci când descriem exemple specifice, folosim termenul general „populație”; rangul unui obiect al nivelului populației (cenopopulare, populație locală, ecotopică etc.) este specificat dacă este necesar.

$ XXI $ CENTURY - era biologiei - abia începe și viitorul este strâns legat de succesele sale.

Observație 1

În zilele noastre, biologii au multe sarcini, a căror soluție poate avea o influență în mișcare atât asupra științei naturale, cât și asupra progresului omenirii. Printre ele se numără întrebări care sunt studiate de genetică, biologie moleculară, fiziologie și biochimie a mușchilor, glandelor, sistemului nervos și a organelor senzoriale (procese de memorare, excitație și inhibare în SN); foto și chemosinteză, energie și productivitatea complexelor naturale și a biosferei în ansamblu, forma și conținutul proceselor naturale, integritatea și promptitudinea lor, progresul etc.

Dacă luăm un întreg, atunci biologia ca știință este interesată de trei probleme principale:

1. mecanisme de origine a vieții (nu există un concept unic);
2. variabilitatea (nu există o viziune unică a mecanismelor sale);
3. evolutie (rolul mecanismelor variabilitatii in procesul evolutiv).

Orice altceva este acoperit de aceste trei probleme globale și, orice este investigat, acesta va fi răspunsul la întrebările de mai sus.

Dacă avem în vedere mai detaliat, atunci principalele probleme ale biologiei moderne sunt:

Structura și funcțiile macromoleculelor

Se știe că macromoleculele biologic importante au o structură polimerică (ele constau în multe unități omogene, care, totuși, nu sunt aceleași). Proteinele sunt formate din tipuri de aminoacizi esențiali de $ 20 $, acizii nucleici conțin patru tipuri de nucleotide, polizaharide - un complex de monosacharide. Secvența monomerilor în biopolimeri complexe este structura lor primară. Etapa inițială în studierea structurii macromoleculelor este stabilirea structurii lor primare. Oamenii de știință au stabilit deja structura primară a multor proteine, unele tipuri de ARN. Dezvoltarea metodelor pentru determinarea secvenței nucleotidelor din lanțurile ARN, și în special ADN-ul, este acum cea mai importantă sarcină a biologiei moleculare. De obicei, lanțul de biopolimer este pliat în spirală (structură secundară); moleculele de proteine \u200b\u200bsunt de asemenea pliate într-un anumit mod (formează o structură terțiară), iar mai târziu se combină și formează complexe macromoleculare (structură cuaternară). În momentul de față, este încă insuficient înțeles modul în care structurile secundare și terțiare sunt determinate de structura primară, iar activitatea catalitică și specificul acțiunii depind de terțiar și cuaternar. Prin unirea membranelor și combinarea cu lipide și acizi nucleici în structuri supramoleculare, moleculele de proteine \u200b\u200bformează componente intracelulare. Folosind analiza difracției cu raze X, a fost stabilită structura terțiară a unor proteine \u200b\u200b(hemoglobină) și a fost investigată structura funcțională a multor enzime. În viitor, una dintre problemele cheie ale biologiei moderne este studiul structurii macromoleculelor și elucidarea influenței sale asupra funcțiilor lor diverse complexe.

Reglarea funcției celulare  (mecanismul includerii genelor la nivel molecular; reglarea proceselor în celule, țesuturi și organe pentru a menține stabilitatea relativă a sistemului chiar și în condiții de mediu în schimbare).

Coerența reciprocă și dependența de procesele de reglementare, care asigură menținerea stabilității relative a sistemului, chiar și în condițiile schimbării mediului, este o caracteristică caracteristică a proceselor care apar într-un sistem de viață. Reglarea proceselor intracelulare poate fi realizată prin schimbarea setului și intensității sintezei proteinelor structurale și enzimatice, influențarea activității lor enzimatice și modificarea vitezei de transport a substanțelor prin membrana celulară și alte membrane biologice. Sinteza proteinelor depinde de sinteza moleculelor de ARN care transportă informații de la gena corespunzătoare. Astfel, unul dintre locurile de reglare a sintezei proteice este începutul sintezei pe gena unei molecule de ARN (includerea unei gene). Până în prezent, numai pentru bacterii a fost determinată una dintre schemele de reglare a asimilării nutrienților - se realizează prin activarea și oprirea genelor care determină sinteza enzimelor necesare. În primul rând pentru studierea biologiei moleculare se află mecanismul molecular de încorporare a genelor (în special în organismele multicelulare).

Se sugerează că, probabil, rata sintezei proteice poate fi reglată direct la locul sintezei - pe ribozomi. La baza unui sistem de reglementare mai operațional este o schimbare a activității enzimatice, care se realizează prin interacțiunea anumitor substanțe cu molecula enzimatică și modificarea reversibilă a structurii sale terțiare. Întrucât enzima catalizează reacția inițială în lanțul de transformări chimice, iar produsul final al acestui lanț este o substanță care își reprimă activitatea, se stabilește un sistem de feedback care menține automat o concentrație constantă a produsului final. Viteza proceselor chimice celulare depinde de viteza de intrare sau îndepărtare a anumitor substanțe în celulă, nucleul acesteia și mitocondrii. Acest proces este determinat de proprietatea membranelor biologice și a enzimelor.

Deoarece nu există o înțelegere completă a reglării proceselor intracelulare, aceasta este problema la care lucrează mulți cercetători moderni.

Dezvoltarea individuală a organismelor  (elucidarea mecanismelor de diferențiere în toate etapele de la sinteza proteinelor până la apariția proprietăților specifice ale celulelor, restructurarea celulelor care duce la formarea de organe; crearea unei teorii a ontogenezei).

Viața fiecărui organism în curs de dezvoltare sexuală începe cu un zigot - o celulă fertilizată (ou), ca rezultat al divizării multiple din care se formează multe celule, fiecare dintre acestea conțin un nucleu cu un anumit set complet de cromozomi (conține gene care sunt responsabile pentru toate proprietățile și caracteristicile unui anumit organism. Cu toate acestea, dezvoltarea fiecărei celule este diferită, adică în procesul de dezvoltare a fiecărei celule, vor funcționa doar acele gene care sunt responsabile pentru o anumită funcție necesară dezvoltării unui anumit țesut sau organ.

Prin urmare, una dintre problemele principale ale biologiei dezvoltării este mecanismul de includere a genelor în procesul de diferențiere a celulelor. În acest moment, sunt cunoscuți mai mulți factori care afectează această incluziune (eterogenitatea citoplasmei ovulului fertilizat, influența țesuturilor embrionare unul asupra celuilalt, acțiunea anumitor hormoni). Genele controlează sinteza proteinelor. Cu toate acestea, semnele și proprietățile unui organism multicelular nu constau doar în particularitățile proteinelor sale: ele sunt determinate de modul în care celulele se diferențiază, diferind în structura și funcțiile lor, interconectarea și formarea anumitor țesuturi și organe. Până în prezent, o problemă atât de importantă ca elucidarea mecanismului de diferențiere a celulelor în stadiul de la începutul sintezei proteice până la apariția anumitor proprietăți ale celulelor care duc la formarea de organe rămâne nerezolvată. Se crede că în acest proces rolul principal îl joacă proteinele membranelor celulare. Prin urmare, este necesar să se creeze o teorie armonioasă a ontogenezei.

Organizarea rațională a vieții umane  și dezvoltarea unei probleme de prelungire a vieții.

1. Îmbătrânirea biologică  (diferite teorii ale îmbătrânirii dau diferite motive pentru care apare; motivul exact nu este încă cunoscut, deși există genetice, mecanice și o serie de alte teorii).
2. Studiul mecanismelor activității creierului  pentru a învăța legile gândirii și ale memoriei.

Dezvoltarea organismelor pe planetă în procesul istoriei existenței sale  (dezvăluirea dependențelor complexe între dispozitive cu caracter fundamental dobândite în procesul de evoluție sau dispozitive individuale).

O cantitate uriașă de fapte a confirmat corectitudinea fundamentală a doctrinei evolutive construită de C. Darwin. Dar încă multe dintre prevederile sale importante nu au fost încă dezvoltate. Din acest punct de vedere, o populație este considerată o unitate elementară a procesului evolutiv și o schimbare constantă a caracteristicilor ereditare ale unei populații este considerată ca un fenomen evolutiv elementar. Drept urmare, sunt identificați principalii factori evolutivi: procesul mutațional, izolarea spațială, valurile de abundență, selecția naturală. Iar materialul evolutiv este mutația.

Nu este clar dacă numai acești factori acționează la nivel macroevoluționar (deasupra speciei) sau alte mecanisme și factori necunoscuți participă la apariția unor grupuri mai mari de organisme. Este posibil ca toate fenomenele macroevoluției să fie reduse la o schimbare la nivel intraspecific. Pentru a rezolva această problemă, este necesară dezvăluirea mecanismelor dezvoltării direcționate uneori observate a anumitor grupuri. Poate că acest lucru depinde de existența anumitor restricții care sunt impuse de setul genetic și structura organismelor. Prin urmare, o sarcină importantă în viitorul apropiat este descoperirea dependențelor complexe între dispozitivele de natură fundamentală dobândite în procesul de evoluție sau sunt aceste dispozitive specifice care duc la dezvoltarea unui anumit grup (dar în legătură cu mediul). Este necesar să dezvăluim ce tipare determină apariția celor mai perfecte adaptări într-un caz și duc la supraviețuirea cu succes a organismelor primitive într-un altul.

Originea vieții  (elucidarea cauzelor și condițiilor originii vieții pe Pământ, precum și modelarea proceselor care au avut loc pe parcursul acesteia, odată cu refacerea prin metoda de experimentare a etapelor succesive ale apariției vieții pe Pământ).

3. Studiul funcțiilor fiziologice și genetice complexe ale organismului  (pentru plante - genetica fotosintezei, fixarea azotului, pentru animale - comportament, reacții la factorii de stres).

Biosfera și umanitatea (studiul biosferei ca unitate dialectică a naturii vii și neînsuflețite, cel mai important moment pentru care este ciclul substanțelor și al energiei în natură; studiul legilor biosferei pentru a caracteriza starea acesteia într-o perioadă dată și a prezice viitorul planetei și umanității; studiază starea actuală și dezvoltă zone promițătoare în activități umane la scară planetară, afirmând necesitatea protejării și creșterii bogăției pentru a menține echilibrul în relații Astept natura si societatea). Creșterea rapidă a populației lumii ridică problema limitelor productivității biologice a biosferei Pământului. După 100-200 de dolari ani, păstrând metodele moderne de agricultură și aceeași rată de creștere a numărului uman, aproape jumătate dintre oameni nu ar avea suficient nu numai hrană și apă, ci și oxigen pentru respirație.

Problema creării unui potențial alimentar suficient pentru o populație umană în creștere  (biotehnologie, creșterea plantelor - crearea unor forme fundamental noi - mai productive, de înaltă calitate și mai rezistente la factori negativi, cu genomuri reconstruite și mai productive, crearea speciilor de plante transgenice).

4. Biologia și problemele tehnologiei  (studiul proceselor biologice și structura organismelor vii, pentru a obține noi oportunități de soluționare a problemelor științifice și tehnice (biochimie tehnică sau industrială, microbiologie industrială); reproducerea și modelarea proceselor biologice și funcțiilor individuale ale organismelor, precum și construcția de noi sisteme tehnice bazate pe astfel de prototipuri și dispozitive (probleme bionice).
5. Biologie și cosmonautică  (studiul efectului asupra corpului condițiilor spațiului exterior, consecințele posibile ale acțiunii factorilor cosmici, mecanismul de adaptare a organismelor la acțiunea condițiilor cosmice).
6. Dezvoltarea ingineriei genetice  (reconstrucție genetică) (cea mai urgentă sarcină a complexului modern de științe naturale este de a prevedea consecințele pe termen lung ale intervenției umane în procesele naturale. Această problemă este și va fi rezolvată pe baza unor studii științifice profunde ale legilor fenomenelor vieții. Aceasta este o secțiune nouă și importantă a biologiei moleculare asociate cu proiectarea în scop a noii combinații de gene care nu există încă în natură folosind metode genetice și biochimice. este ocupat prevazand consecințele acest lucru în construcția viitoare).
7. Descifrarea genomului plantelor, animalelor și oamenilor  (problema constă în a înțelege procesele de diferențiere și dezvoltare a seturilor de gene, crearea de noi genomuri artificiale, înlocuirea regiunilor defecte ale genomilor și controlul activității genice).

Observație 2

Biologia poate rezolva problemele cu care se confruntă în stadiul actual, numai în contact strâns cu alte științe: chimie, fizică, cibernetică, alte ramuri ale științei și tehnologiei. Soluția multor întrebări ale biologiei moderne este în viitor.

Motive pentru recurgerea la biologia populației O sarcină urgentă a managementului naturii este reorientarea către refacerea funcțiilor ecosistemului, inclusiv funcțiile diversității biologice. Soluția sa ar trebui să se bazeze pe integrarea unei cantități imense de cunoștințe pentru o penetrare mai profundă în legile organizării sistemelor naturale. Unul dintre posibilele moduri de integrare este de a regândi conceptele clasice ale sinecologiei din punctul de vedere al biologiei populației.

Conceptele de bază ale biologiei populației În biologia populației (demografie) a animalelor și plantelor, acoperirea vie este un sistem de populații de specii diferite care interacționează între ele (Rabotnov, 1950; Uranov, 1975; Harper, 1977; Structura populației, 1985; Smirnova, 1998). Cea mai mică unitate din plante este unitatea demografică elementară, la animale cea mai mică populație viabilă (Thomas, 1990; Smirnova și colab., 1993; Remmert 1994; Smirnova și colab., 2000; Traill și colab., 2007; Zeigler et al., 2010) . Denumire comună - populație elementară

Conceptele de bază ale biologiei populației „Populație” în demografie sunt totalitatea indivizilor unei specii care trăiesc pe un anumit teritoriu, interconectate de relațiile de rudenie (fluxul de generații), un sistem de relații reciproce și delimitate de astfel de populații pe baza condițiilor adoptate pentru rezolvarea unei probleme specifice ( Coenopopulările plantelor, 1988).

Conceptele de bază ale biologiei populației Populația elementară (EP) este o unitate reală a unei specii dintr-o comunitate și o unitate a biotei într-un ecosistem. Parametrii specifici speciei EP: 1) dimensiunea spațiului necesar pentru un flux constant de generații; 2) durata cifrei de afaceri a generațiilor; 3) densitatea ecologică: numărul sau masa indivizilor pe unitate de unitate sau volum; 4) plasarea indivizilor în spațiu; 5) modalități de transformare a mediului.

Conceptele de bază ale biologiei populației Totalitatea parametrilor specifici speciilor de PE care determină caracteristicile distribuției indivizilor în spațiu este un model de populație sau mozaic de populație. Acești parametri ai PE pot fi determinați în ecosisteme, a căror dezvoltare a avut loc în mai multe generații de indivizi fără dezastre naturale sau influențe umane, sau calculată pe baza unui studiu al biologiei speciilor, observații în natura etapelor individuale ale formării EP după tulburări sau bazate pe experimente model.

Parametrii EP specifici speciilor plantelor forestiere cu frunze largi: T este cifra de afaceri generațională, S este dimensiunea spațiului Forme de viață Specie T, ani S, m 2 Plante erbacee Robert Geranium 11 Galler Corydalis 100,25 Clasament de primăvară 201 Arbusti Alun obișnuit 802.5x10 10 Copaci Carpen comun 1201.2x10 4 Arțar holly x10 4 Linden cu frunze mici x10 4 Common Ash-tree 2501.3x10 5 Stejar englez 3504.2x10 5

Conceptele de bază ale sinecologiei din perspectiva populației Studiul vieții populației din diferite specii a dus la formularea conceptului de „încălcare” (Ecologia tulburărilor naturale și a dinamicii patch-urilor, 1985). Încălcarea este orice transformare a mediului ca urmare a vieții și a decesului indivizilor și grupurilor lor dintr-o populație. Distrugerea subterelor și, formarea poienelor zoogene de ungulate de efectiv; construcția de colibe, baraje și sisteme de iazuri de către castori; clădiri coloniale de marmote; formarea de ferestre în pădurea cu insecte conifere și care mănâncă frunzele și ciuperci care distrug lemnul etc., duce la crearea unor habitate calitative noi de diferite dimensiuni în ecosisteme: de la nano - la macro-habitate care populează specii ecologice diferite (Disturbance Dynamics in Boreal Forest ..., 2002).

Transformarea mediului ca manifestare a vieții populației Rezultatul dezvoltării gândirii populației: înlocuirea conceptului de „perturbare” cu termenul de transformare a mediului, adică recunoașterea activității de orice tip care transformă mediul într-un ecosistem ca proprietate imanentă a biotei ecosistemice; conștientizarea diferențelor fundamentale dintre aceste concepte: transformarea mediului înseamnă procesele interne care determină funcționarea ecosistemelor în general, o încălcare este mai corectă în raport cu procesele externe care încalcă mecanismele naturale.

Exemple de habitate fito- și zoogene formate ca urmare a activităților de transformare a mediului (Smirnova, 1998) Variante Zona Zonă Adâncimea schimbării substratului Caracteristici ale schimbării substratului Mole de apă m Pedoturbare, aerare, creșterea capacității apei mistreț m 2 m 2 dess. cm Compactarea solului, deteriorarea capacității de aerare și umiditate a Bugry VPKm2m2 până la 1-2 m Pedoturbarea, aerarea, creșterea capacității de umiditate a West VPKm2m2 până la 1-2 m Compactarea solului, deteriorarea capacității de aerare și umiditate a Valjesdes.m 2 nu Apariția unui nou substrat rezistent la umiditate în înălțimea pădurii și nu mai mult de 2 m aer și sol Bison de parcare m 2 dess. Compactarea solurilor, deteriorarea capacității de aerare și umiditate Cascade de iazuri de castor sute de mii de m 2 dess. cm - m Creșterea umidității aerului, netezind fluctuațiile de temperatură

Încălcarea (perturbarea) - un proces exogen în raport cu ecosistemul în ansamblu Un exces semnificativ de dimensiuni și alți parametri ai efectelor de transformare ecologică ale unor locuitori ai ecosistemelor asupra altora și asupra ecotopului poate fi rezultatul și dovada unor încălcări profunde anterioare ale organizării naturale a ecosistemelor. Astfel de efecte sunt procese exogene cu privire la ecosistem. , ele pot fi considerate adevărate încălcări.

Conceptele de bază ale biologiei și sinecologiei populației Formarea de idei despre mozaicurile populației a făcut posibilă considerarea acoperirii vii ca o combinație de mozaicuri de diferite specii aparținând diferitelor grupuri trofice și având diferite dimensiuni de spațiu necesare pentru un flux constant de generații. Sarcina de a diviza totalitatea acestor mozaicuri (tipare) în unități elementare poate fi rezolvată folosind conceptul de specii cheie (ingineri ecosistemici, edificatori).

Caracteristicile caracteristice ale speciilor cheie (ingineri ecosistemici, edificatori) Speciile cheie în procesul generațiilor curg cel mai semnificativ (în comparație cu specii cu același nivel trofic) transformă habitatul PE în ansamblu și elementele sale. Aceasta duce la o schimbare a condițiilor hidrologice, de temperatură, de lumină; micro, mezorelief; structuri de acoperire a solului etc. (Conceptul de ciclu de mozaic ... 1991; Crain, Bertness, 2006). Eterogenitatea internă a habitatului speciilor cheie EP determină posibilitatea coexistenței speciilor subordonate ecologice și biologice diferite în el și, ca urmare, a unui nivel ridicat de biodiversitate (Monitorizare ..., 2008).

Definirea și explicarea conceptelor de bază ale sinecologiei din punctul de vedere al biologiei populației Ecosistemul - un ansamblu de populații care interacționează din specii din diferite grupuri trofice și din habitatul lor transformat activ. Această definiție este fundamental diferită în următoarele poziții: 1) elementul biota ecosistemului nu este un individ (organism), ci o populație, care este o multitudine de indivizi ai unei specii; această abordare este pe deplin în concordanță cu paradigma sistemului și restabilește ordinea naturală a ierarhiei biosistemelor;

Definiție și explicație ... 2) în toate definițiile ecosistemului pe care le-am analizat, cei vii și cei care nu trăiesc sunt evaluați ca componente egale, este mai indicat să vă concentrați pe biota ca un început determinant în ecosistem; 3) transformarea activă a habitatelor în totalitatea populațiilor din toate tipurile de biota determină posibilitatea formării ecosistemelor în diferite habitate a căror biotă este similară în compoziție și structură.

Consecințele definiției conceptului de „ecosistem” cu poziții ale populației Conceptul de „ecosistem” ar trebui să fie însoțit de definirea unui punct culminant sau a unui ecosistem succesiv, deoarece la începutul formării ecosistemelor, mediul determină toți parametrii: dimensiuni, compoziție, structură etc. - (ecosistem succesiv), iar la sfârșit - biota (ecosistemul culminant). Mărimea, compoziția, structura ecosistemelor menopauzale pot fi determinate în natură sau reconstruite mozaicuri ale populației din speciile cheie.

Consecințe ... Trebuie recunoscut faptul că imposibilitatea ecosistemelor moderne de a-și atinge starea culminantă se datorează în primul rând unor goluri uriașe în intervalele speciilor cheie și subordonate cauzate de activitățile antropice. Depășirea lor este posibilă numai cu organizarea recuperării țintite.

Consecințe ... Prezența în ecosistemul culminant al speciilor cheie cu diferite EP-uri determină organizarea lor mozaic-ierarhică; Limitele ecosistemelor climatice pot fi determinate în natură sau reconstruite prin schimbarea celor mai puternice specii cheie; Calculele model ale zonelor minime ale ecosistemelor climax se bazează pe determinarea dimensiunilor populațiilor elementare ale celor mai puternice specii cheie.

Dificultăți în implementarea conceptelor propuse 1) absența aproape completă a ecosistemelor culminante în cea mai mare parte a terenului; 2) lipsa informațiilor necesare despre biologia populației din speciile cheie conservate și companiile asociate din speciile subordonate; 3) lipsa reconstrucțiilor model ale ecosistemelor climax din diferite stadii ale Holocenului; 4) lipsa studiilor privind organizarea materială și energetică a ecosistemelor din punctul de vedere al biologiei populației și a conceptelor de bază ale sinecologiei

Definirea și explicarea conceptelor de bază ale sinecologiei din punctul de vedere al biologiei populației Climax este o stare a ecosistemului care se caracterizează prin procesul de menținere a generațiilor stabile în populațiile tuturor potențialilor membri ai biotei și maximizarea utilizării resurselor de habitat datorită activității care transformă mediul din speciile cheie.

Explicație ... Ecosistemele menopauzei pot fi considerate doar cele care includ toate speciile cheie care sunt potențial capabile să trăiască pe teritoriul model în prezent. În cazul în care o parte din speciile subordonate cheie și conexe nu există, ecosistemele sunt mai corect numite cvasi-climax.

Definiții și explicații ale conceptelor de bază ale sinecologiei. Succesiunea este procesul de formare (succesiune autogenică primară) sau restaurare (succesiune autogenică secundară) a fluxurilor de generație în populații din toate tipurile de biotă ecosistemică, care vizează realizarea deplină a potențialelor biotei și maximizarea utilizării complete a resurselor de habitat.

Explicație ... Forța motrice a succesiunii autogene este activitatea de transformare a mediului din speciile cheie, determinând o creștere a eterogenității mediului de la etapele inițiale până la cele finale, ceea ce duce la o scădere a rolului relațiilor concurențiale și o creștere a rolului relațiilor mutualiste și a complementarității (distribuirea spațiului în timp a resurselor ).

Explicații ... Timpul propriu al succesiunii autogene este momentul de la începutul dezvoltării unui ecosistem până la trecerea acestuia la o stare culminantă. Acesta poate fi stabilit numai dacă ecosistemul este dezvoltat spontan. Se recomandă să se stabilească timpul corespunzător de succesiune a succesiunii autogene prin numărul de etape fundamental diferite (de exemplu, succesiunea timpurie, mijlocie și târzie)

Explicație ... Fiecare dintre etapele succesiunii poate fi caracterizată prin gradul de formare a mozaicurilor populației din speciile cheie și completitudinea potențialului biot. În același timp, durata fiecărei etape în timp astronomic poate fi calculată, ceea ce va face posibilă estimarea duratei acelorași etape în zone climatice diferite.

Explicație ... Spațiul propriu al ecosistemului este format în timpul succesiunii autogene și se manifestă pe deplin în starea de climax. Spațiul propriu al ecosistemului este rezultatul formării și interacțiunii mozaicurilor populației din specii cheie și subordonate în timpul succesiunii autogene de la starea inițială până la punctul culminant.

Explicație ... Este recomandabil să distingem: spațiul minim pentru identificarea ecosistemului culminant și spațiul propriu al ecosistemului culminant. Spațiul minim este determinat prin calcularea dimensiunii spațiului necesar pentru o cifră de afaceri stabilă a generațiilor de populații elementare din cele mai puternice sau a unui grup din cele mai puternice specii cheie sau este reconstruit din date indirecte.

Explicații ... Spațiul propriu al ecosistemului culminant este reconstruit prin compararea gamei de specii cheie din diferite grupuri funcționale și definiții ale modelului limitelor funcției de transformare ecologică a biotei în ansamblu în ceea ce privește componenta abiotică a peisajului și a climei.

Definiții și explicații ale conceptelor de bază ale sinecologiei (conceptul de „succesiune”) Diferențele dintre interpretările conceptului de „succesiune” sunt legate de faptul că este folosit pentru a explica procesele de dezvoltare fundamental diferite: endogene, exogene-endogene și exogene. Dezvoltarea endogenă se datorează formării fluxurilor generaționale stabile în populațiile tuturor membrilor biotei după o distrugere unică, completă sau parțială a ecosistemului anterior. Această cale de dezvoltare este numită succesiune autogenă primară sau secundară autogenă (Odum, 1975).

Explicații ... Dezvoltarea exogenă și endogenă este cauzată de întreruperea periodică de influențele externe ale fluxurilor de generație în populații din toate sau o parte din speciile de biota. Dacă influențele externe încetează, dezvoltarea ecosistemului devine endogenă. Procesul se numește succesiune alogenă sau dezvoltare alogenă (Mirkin și colab., 1989).

Explicație ... Dezvoltarea exogenă se datorează influențelor externe. Poate fi de două tipuri. Primul tip - digresiunea - este caracteristic ecosistemelor în care potențele și pozițiile sunt clar diferite; condițiile de mediu nu împiedică realizarea potențialelor ecosistemului după încetarea influențelor externe. Al doilea tip este tipic pentru grupuri de indivizi din diferite specii care nu au proprietăți emergente. În fitocenologie, ele sunt numite „grupuri determinate ecotopic” (Korchagin, 1976).

Secvența acțiunilor pentru studiul acoperirii pădurilor din punctul de vedere al biologiei populației 1. Alegerea unui teritoriu model, care, conform datelor din literatură și studiilor de recunoaștere, este caracterizat prin cele mai mici (în regiune) transformări antropice. 2. Compunerea unei liste cu speciile cheie de plante și animale care au trăit anterior în ecosistemele culminante ale teritoriului model, pe baza unei sinteze a materialelor istorice, arheologice și paleontologice.

Secvența acțiunilor ... 3. Compilarea unei liste de tipuri cheie de teritoriu model, determinarea parametrilor EF, tipificarea mozaicurilor populației, determinarea dimensiunii acestora, durata existenței. 4. Determinarea gradului de etapizare a mozaicurilor populației din speciile cheie în ecosistemele cu statut succesiv diferit; construcția seriilor succesorale în ecotopuri de același tip prin creșterea acestui parametru.

Secvența acțiunilor ... 5. Calcularea suprafețelor minime pentru identificarea ecosistemelor cu diferite stări succesorale bazate pe determinarea completitudinii formării mozaicurilor populației din speciile cheie. 6. Identificarea indicatorilor între speciile subordonate, adică specii asociate cu anumite tipuri și variante de mozaicuri ale populației din speciile cheie. Studii privind vegetația, solul, biota solului, micobiota și populația animalelor terestre a mozaicurilor populației din diverse specii.

Succesiunea acțiunilor ... 7. Căutarea în natură sau modelarea ecosistemelor cvasi-climax, adică. ecosistemele care posedă toate variantele de mozaicuri ale populației care formează specii cheie păstrate în zona de studiu. 8. Calcularea suprafeței minime pentru identificarea ecosistemelor cvasi-climax, tipificarea mozaicurilor populației din speciile cheie ale acestor ecosisteme și determinarea poziției lor în structura peisajului.

Succesiunea acțiunilor ... 9. Modelarea compoziției și structurii acoperirii pădurii: a. potențial, care exista înainte de începutul transformărilor antropice active și era compus din ecosistemele culminante cu seturi complete de specii cheie; b. restaurat, care se va forma la încetarea completă a impactului antropic și va fi reprezentat de ecosistemele cvasi-climax cu specii cheie și subordonate care au fost păstrate până în prezent.

Secvența acțiunilor ... Evaluarea pierderilor structurale și taxonomice din diversitatea acoperirii pădurilor restaurate și compararea cu potențialul. 11. Dezvoltarea de modele de management de mediu axate pe cea mai completă considerare a legilor naturale ale structurii și dinamicii potențialului acoperire forestieră.

Dezvoltarea economiei cinegetice a fost întotdeauna strâns legată de succesele biologiei. La rândul său, biologia și mai ales ecologia animalelor au primit foarte mult de la experți în vânătoare și vânători. Este suficient să reamintim că o serie de biologi majori au lucrat în domeniul vânătoare și pescuit. Putem numi numele academicianului M. A. Menzbir, profesorii B. M. Zhitkov, A. N. Formozov, V. G. Geptner, S. P. Naumov și mulți alții. Biologii P. Errington, L. Siivonen, O. Kalel, J. Koskimis și alții sunt foarte cunoscuți în străinătate în lumea vânătorii.

În ultimele decenii, biologia s-a dezvoltat rapid ca urmare a contactului larg cu științele naturale conexe și pătrunderea în ea a ideilor, metodelor și principiilor fizicii, chimiei și matematicii. În fața ochilor noștri, nu numai că apar noile sale secțiuni, de exemplu biologia moleculară, dar și o nouă bază este creată pentru dezvoltarea științelor de lungă durată - sistematică, morfologie și fiziologie, ecologie și biogeografie. Noile posibilități tehnice ne obligă să revizuim multe dispoziții vechi și contribuie la apariția de noi secțiuni.

Printre acestea din urmă, așa-numitele biologia populațieistudierea macrosistemelor biologice - populațiile de specii individuale și comunitatea lor sau biocenoza. Principalele probleme ale biologiei populației, care sunt de o importanță majoră pentru economia cinegetică, pot fi numite următoarele:

1. Dinamica populațiilor de animale de vânat și prognozarea schimbărilor în numărul lor.
2. Structura populației, relațiile intra și interpopulare și relațiile ca mecanisme naturale de menținere a numărului de animale.
3. Formele și metodele de comunicare a animalelor ca bază a comportamentului lor; studiul mecanismelor de semnalizare intraspecifice și interspecifice și dezvoltarea metodelor de control al comportamentului animalelor în condiții naturale.
4. Rolul și importanța factorului de exploatare a animalelor de vânat în dinamica populațiilor lor ca bază biologică pentru dezvoltarea tehnicilor de vânătoare.
5. Studiul ecologiei speciilor individuale și a relațiilor acestora cu mediul înconjurător pentru dezvoltarea de măsuri pentru creșterea numărului și îmbunătățirea calității acestora.

Pentru țara noastră, cu vastele sale întinderi și o varietate de terenuri de vânătoare, aceste probleme biologice comune au o importanță extremă. În esență, aceleași întrebări le întâmpină lucrătorii din alte domenii ale agriculturii și sănătății. Au fost mult timp tradiții bune de a împărtăși experiențe și de a lucra adesea împreună.

După un interes relativ pe termen scurt pentru teoria așa-numitelor cicluri biologice, motivele fluctuațiilor observate în relațiile speciilor din biocenoză, majoritatea biologilor, sub influența ideilor entomologului american R. Chapman, au devenit interesați de ideea ciclurilor climatice. Această teorie a căutat cauzele fluctuațiilor numărului în schimbările mediului extern și, mai ales, a condițiilor climatice, afectând animalele atât direct, prin transfer de căldură, termoreglare și schimb de apă, cât și indirect, prin alimente sau colegi de cameră - parteneri din comunitate. În țara noastră, aceste opinii au găsit și mulți susținători arșiți.

Cu toate acestea, limitele ambelor puncte de vedere au devenit clare destul de curând. Adepții fiecăruia dintre ei au atras atenția asupra unei singure părți a dinamicii populațiilor și, așa cum se întâmplă deseori, au hipertrofiat semnificația faptelor pe care le-au descoperit. Cercetătorii ruși sunt poate primii care au atras atenția asupra rolului și importanței în dinamica numărului de relații intra-populaționale, care determină o anumită structură și organizare a populațiilor și permit, prin intermediul relațiilor intra și inter-populație, adaptarea la un mediu în schimbare. Atât în \u200b\u200bțara noastră, cât și în străinătate, au fost descoperite și studiate mecanisme de adaptare intraspecifice, care asigură reglarea reproducerii, mișcării, folosirii teritoriului și multe altele, ceea ce reduce moartea și îmbunătățește supraviețuirea animalelor, adică stabilizează numărul populațiilor. Modificările în starea animalelor și structura populațiilor care se desfășoară sunt controlate de factorul humoral și sunt însoțite de modificări ale comportamentului animalelor, în special a mobilității acestora și a relațiilor între ele. Trebuie menționat că aceste mecanisme nu au fost încă studiate. În același timp, cunoștințele lor deschid noi posibilități nu numai pentru prognoze, ci și pentru reglementarea activă a modificărilor numărului de animale sălbatice.

Practica existentă de prognoză se bazează pe o comparare a schimbărilor în mărimea populației cu schimbările de mediu. Acesta permite să se determine cu un grad considerabil de probabilitate tendințele generale ale schimbărilor, dar, de obicei, nu face posibilă prezicerea laturii cantitative a schimbărilor.

De aici este nevoie de un studiu profund și cuprinzător al dinamicii populațiilor, combinând eforturile ecologiștilor și morfologilor, fiziologilor și biochimiștilor, geneticienilor și matematicienilor. De remarcat în special sunt metodele de modelare matematică care sunt din ce în ce mai utilizate în ecologia animalelor.

Cea mai importantă sarcină, care are în primul rând o importanță practică, ar trebui să fie studiul speciei ca sistem complex de populații. Fiecare dintre aceste populații, numite geografice sau independente, care ocupă o zonă cu favoruri similare, are ritmul propriu al fenomenelor de viață și cursul modificărilor numărului de Formozov. De regulă, se despart în grupuri mai mici - așa-numitele populații ecologice și elementare, conectate printr-o interacțiune constantă. Unele dintre ele formează așezări permanente de animale în stații sau centre de experiență. altele există doar temporar, ocupând temporar habitate favorabile. În timpul migrațiilor, și în special relocarea animalelor tinere, are loc un schimb reciproc sau unilateral de indivizi între aceste populații, ceea ce are o importanță deosebită pentru dinamica lor.

Astfel, numeroase date au arătat că gradul de stabilitate și, în multe cazuri, nivelul numărului de populații geografice este legat de fragmentarea acestora.

Ocupând spații mari și uniforme și, prin urmare, nu sunt împărțite în grupuri mai mici, populațiile pot atinge uneori densități mari, dar, de obicei, sunt instabile și sunt supuse dispariției. Dimpotrivă, în peisajele mozaic, populațiile se despart în grupuri subordonate, ceea ce face posibilă supraviețuirea uniformă

situații extrem de nefavorabile și asigură stabilitatea numerelor lor. Studiul și cartografierea detaliată la scară largă a distribuției animalelor de vânat, identificarea numărului și limitelor populațiilor individuale este necesară atât pentru a prezice numărul, cât și pentru măsurile de recuperare economică. Până acum, s-a acordat puțină atenție în acest sens.

Penetrarea în biologia ciberneticii și apariția biionicilor deschid noi oportunități de vânătoare. Studierea comportamentului și în special a mijloacelor și metodelor de comunicare a animalelor creează baza pentru controlul comportamentului chiar și a unor mase semnificative de animale sălbatice. O importanță deosebită din acest punct de vedere sunt reflexele necondiționate responsabile de forme stabile și strict determinate de comportament. Acestea sunt asociate cu cele mai multe biologice semnal de distress, comportament de herding, alimente, etc., și pot fi solide, vizuale, chimice, tactile, etc. Experiența de succes a utilizării lor în combaterea speciilor dăunătoare se extinde rapid. Până în prezent, folosesc în principal semnale repelente, dar în vânătoare, atragerea de semnale poate fi și mai importantă. Un studiu profund al orientării animalelor va releva, de asemenea, mecanismele care determină una sau alta structură a populațiilor, care sunt asociate cu reproducerea și mișcarea animalelor.

O importanță crucială în economia de vânătoare este problema efectului vânătorii în sine asupra numărului, stării și compoziției calitative a populației animale. Este bine iluminat pentru peștele comercial, dar semnificativ mai rău pentru animalele de vânat. Până de curând, conceptul de mortalitate naturală și independentă prin pescuit ar trebui aruncat. S-a dovedit că producția de animale schimbă în mod necesar rata mortalității naturale și dinamica efectivului lor. Dar cel puțin, până la limite cunoscute, pescuitul crescut reduce mortalitatea naturală, crescând în același timp capacitățile de reproducere ale populației.

Cu toate acestea, gradul unei astfel de influențe pozitive depinde nu numai de ritmurile de fotografiere sau de captare, ci și de metodele de recoltare și, mai ales, de momentul vânării. Datele cele mai raționale sunt la scurt timp după încetarea reproducerii, adică cu un maxim sezonier în număr. Acest efect pozitiv al pescuitului este asigurat de așa-numitul efect de compensare, descoperit independent de S. A. Severtsov și ecologul american P. Errington. În conformitate cu această lege, o creștere a decesului dintr-o cauză, de regulă, este însoțită de o scădere și uneori de încetarea morții din alte cauze. Compensarea este asociată și cu renumita întinerire a compoziției de vârstă a populației. Însă, odată cu creșterea producției și întinerirea progresivă, există pericolul reducerii efectivului de producători și a stingerii populației. Economia cinegetică cunoaște o mulțime de astfel de exemple.

O listă simplă și cea mai superficială prezentare a principalelor probleme ale biologiei populației arată cât de mare este importanța lor pentru vânătoare. Vânătorii ar trebui să le acorde cea mai mare atenție.

Renul sălbatic: studiul reflexelor necondiționate asociate cu semnale de primejdie, comportamentul efectivului, creează baza pentru controlul chiar și unui număr mare de animale.

Moderna B. este plină de probleme cheie, a căror soluție poate avea un efect revoluționar asupra științei naturii în general și a progresului omenirii. Acestea sunt multe întrebări legate de molecula B. și de genetică, fiziologie și biochimie a mușchilor, glandelor, sistemului nervos și a organelor senzoriale (memorie, agitație, inhibare etc.); foto și chemosinteză, energie și productivitate a comunităților naturale și a biosferei în ansamblu; probleme filozofice și metodologice fundamentale (formă și conținut, integritate și comoditate, progres) etc. Doar câteva dintre ele sunt examinate mai detaliat.

Structura și funcțiile macromoleculelor. Macromoleculele importante din punct de vedere biologic au de obicei o structură polimerică, adică constau din mulți monomeri omogeni, dar nu identici. Deci, proteinele sunt formate din 20 de tipuri de aminoacizi, acizi nucleici - prin 4 tipuri de nucleotide, polizaharidele sunt compuse din monosacharide. Secvența monomerilor din biopolimeri (vezi Biopolimeri) se numește structura lor primară. Stabilirea structurii primare este etapa inițială în studiul structurii macromoleculelor. Structura primară a multor proteine, unele tipuri de ARN, a fost deja determinată. Dezvoltarea metodelor pentru determinarea secvenței de nucleotide în lanțurile lungi de ARN și, în special, ADN-ul este cea mai importantă sarcină a moleculei B. Lanțul biopolimerilor este de obicei pliat într-o spirală (structură secundară); moleculele de proteine \u200b\u200bsunt de asemenea pliate într-un anumit mod (structură terțiară) și se combină adesea în complexe macromoleculare (structura cuaternară). Modul în care structura primară a proteinei determină structurile secundare și terțiare, modul în care structurile terțiare și cuaternare ale enzimelor proteice determină activitatea lor catalitică și specificul acțiunii nu este încă bine înțeles. Moleculele de proteine \u200b\u200bse atașează de membrane, se combină cu lipide și acizi nucleici în structuri supramoleculare, formând componente intracelulare cu ajutorul „auto-asamblării”. Structura terțiară a unor proteine \u200b\u200b(de exemplu, hemoglobină) a fost stabilită prin analiza difracției de raze X; Structura funcțională a multor enzime a fost investigată. Studiul suplimentar al structurii macromoleculelor și o înțelegere a modului în care această structură determină funcțiile lor complexe și diverse este una dintre problemele cheie ale modernului B.

Reglarea funcțiilor celulare. Caracteristicile caracteristice ale proceselor care apar într-un sistem de viață sunt consistența reciprocă și dependența lor de mecanismele de reglementare care asigură menținerea stabilității relative a sistemului chiar și în condiții de mediu în schimbare. Reglarea proceselor intracelulare poate fi realizată prin schimbarea setului și intensității sintezei de enzime și proteine \u200b\u200bstructurale, influențând activitatea enzimatică, schimbând viteza de transport a substanțelor prin membrana celulară și alte membrane biologice. Sinteza proteinei depinde de sinteza moleculelor de ARN care transportă informații de la gena corespunzătoare - o porție de ADN. Astfel, „includerea” unei gene - începutul sintezei moleculelor de ARN pe ea - este unul dintre locurile în care sinteza proteinelor este reglementată. Până în prezent, numai pentru bacterii a fost descoperită una dintre schemele de reglare a asimilării nutrienților din mediu, realizată prin activarea și oprirea genelor care determină sinteza enzimelor necesare. Mecanismul molecular al incluziunii genelor (în special în organismele multicelulare) nu a fost elucidat și aceasta rămâne sarcina principală a moleculei B. Rata sintezei proteice poate fi, de asemenea, reglată direct pe locul sintezei - pe ribozomi (vezi Ribozomi). Un sistem de reglementare diferit, mai operațional, se bazează pe o modificare a activității enzimatice, care se realizează prin interacțiunea anumitor substanțe cu molecula enzimatică și modificarea reversibilă a structurii sale terțiare. Dacă enzima catalizează reacția inițială în lanțul de transformări chimice, iar substanța care își suprima activitatea este produsul final al acestui lanț, atunci se stabilește un sistem de feedback care menține automat o concentrație constantă a produsului final. Viteza proceselor chimice din celulă poate depinde, de asemenea, de rata de intrare a substanțelor corespunzătoare în celulă, de nucleul acesteia, de mitocondrii sau de rata excreției lor, care este determinată de proprietățile membranelor biologice și enzimelor. Din cauza lipsei unei înțelegeri complete a reglementării proceselor intracelulare, mulți cercetători lucrează la această problemă.

Dezvoltarea individuală a organismelor. În organismele care se reproduc sexual, viața fiecărui individ începe cu o singură celulă - un ovul fertilizat, care împarte în mod repetat și formează multe celule; în fiecare dintre ele există un nucleu cu un set complet de cromozomi, adică conține gene responsabile de dezvoltarea tuturor semnelor și proprietăților organismului. Între timp, căile de dezvoltare a celulelor sunt diferite. Aceasta înseamnă că în procesul de dezvoltare a fiecărei celule funcționează doar acele gene, a căror funcție este necesară pentru dezvoltarea unui anumit țesut (organ). Unii factori care determină această incluziune sunt deja cunoscuți (eterogenitatea citoplasmei ovulului, efectul unor țesuturi embrionare asupra altora, acțiunea hormonilor etc.). Sinteza proteinelor este controlată de gene. Dar proprietățile și caracteristicile unui organism multicelular nu se reduc la caracteristicile proteinelor sale; ele sunt determinate de diferențierea celulelor, diferind structura și funcția, conexiunile lor între ele, în formarea diferitelor organe și țesuturi. O problemă importantă și încă nesoluționată este elucidarea mecanismului de diferențiere în stadiul de la sinteza proteinelor până la apariția proprietăților celulare și a mișcărilor lor caracteristice care duc la formarea de organe. Este posibil ca rolul principal în acest proces să îl joace proteinele membranelor celulare. Crearea unei teorii armonioase a ontogenezei, care necesită o soluție la problema integrării țesuturilor și organelor care diferențiază într-un organism integral, adică implementarea eredității, va avea un efect revoluționar asupra multor secțiuni ale B.

Dezvoltarea istorică a organismelor. La mai bine de 100 de ani de la apariția cărții de C. Darwin, „Originea speciilor ...”, o cantitate imensă de fapte a confirmat corectitudinea fundamentală a doctrinei evolutive pe care a construit-o. Cu toate acestea, multe puncte importante ale acesteia nu au fost încă dezvoltate. Din punct de vedere evolutiv-genetic, o populație poate fi considerată o unitate elementară a procesului evolutiv și o schimbare constantă a caracteristicilor sale ereditare ca fenomen evolutiv elementar. Această abordare ne permite să distingem principalii factori evolutivi (proces mutațional, izolare, valuri de numere, selecție naturală) și material evolutiv (mutații). Încă nu este clar dacă numai acești factori acționează la nivel macroevoluționar, adică specializarea „deasupra”, sau în apariția unor grupuri mari de organisme (genuri, familii, ordine etc.) sunt implicați alți factori și mecanisme încă necunoscute. Este posibil ca toate fenomenele macroevoluționale să poată fi modificate la nivel intraspecific (vezi Microevoluția). Soluția problemei unor factori specifici de macroevoluție (Vezi Macroevoluția) este asociată cu descoperirea mecanismelor dezvoltării direcționate uneori observate a grupurilor, care pot depinde de existența „interdicțiilor” impuse de structura și constituția genetică a corpului. Deci, inițial, o schimbare neinciplificată asociată cu dobândirea de către strămoșii șirului dorsal cordial - coarda, a determinat ulterior diferite moduri de dezvoltare a ramurilor mari ale lumii animale: 1) apariția scheletului intern și a sistemului nervos centralizat, dezvoltarea creierului cu predominanța reflexelor condiționate peste reflexele necondiționate la vertebrate (Vezi. vertebrate); 2) apariția scheletului extern și dezvoltarea unui tip diferit de sistem nervos, cu predominanță de reacții reflexe necondiționate extrem de complexe la nevertebrate (Vezi. Nevertebrate). Studiul caracteristicilor „interdicțiilor”, a mecanismelor apariției și dispariției lor în cursul evoluției este o sarcină importantă legată de rezolvarea problemei „dezvoltării apelor reziduale” și dezvăluirea legilor evoluției naturii vii. Conceptul de „dezvoltare progresivă”, „progres” este acum împărțit în progrese morfologice, biologice, de grup, biogeocenotice și nelimitate. Deci, apariția în biosfera Pământului omului - o creatură în care, potrivit expresiei figurative a lui F. Engels, „... natura ajunge la realizarea ei înșiși ...” (K. Marx și F. Engels, Soch., Ediția a II-a, t. 20, p. 357), este rezultatul progresului nelimitat. Apariția socialității în viața sălbatică este asociată cu apariția nu numai a societății umane, ci și a comunităților multor insecte, cefalopode, a unor mamifere. Deschiderea unor dependențe complexe între achiziția în procesul de evoluție a dispozitivelor de natură fundamentală (situate pe calea progresului nelimitat) sau a dispozitivelor private (care conduc la prosperitatea grupului, dar care nu o eliberează de legăturile cu fostul său habitat), deschiderea unor tipare care determină apariția celor mai perfecte dispozitive în unele cazuri și care duc la supraviețuirea cu succes a organismelor relativ primitive la altele, acestea sunt toate sarcini importante de cercetare pentru viitorul previzibil.

Un loc special este ocupat de problemele speciilor și de specii. Specia este o etapă calitativă particulară în dezvoltarea faunei sălbatice, un set de indivizi cu adevărat existent, uniți prin posibilitatea unor cruci prolifice (constituind un sistem „închis” genetic pentru indivizii din alte specii). Din acest punct de vedere, specializarea este trecerea sistemelor (populațiilor) deschise genetic la cele închise genetic. Multe aspecte ale acestui proces nu sunt încă clare, ceea ce se datorează parțial lipsei de definire a conceptului de „specie”, așa cum se aplică diferitelor grupuri de organisme. Acest lucru afectează inevitabil taxonomia și taxonomia - ramurile biologiei angajate în clasificarea și subordonarea speciilor (de aici și dezbaterea periodică aprinse despre „realitatea” sistemului și filogeniei etc.). Dezvoltarea teoretică a problemelor speciilor și speciației este stimulată de reînnoirea continuă a metodelor sistematice cu noi abordări și tehnici (de exemplu, biochimice, genetice, matematice etc.).

Originea vieții este una dintre problemele importante din punct de vedere metodologic ale lui B., care nu este înlăturată nici prin presupunerea improbabilă de a aduce viața pe Pământ din alte lumi (vezi Biogeneza, Panspermia), nici prin teoria apariției constante a vieții pe planeta noastră în toate perioadele istoriei sale (vezi. abiogenesis). Abordarea științifică aici este de a afla condițiile în care a apărut viața pe Pământ (acest lucru s-a întâmplat cu câteva miliarde de ani în urmă) și să încerce să simuleze procesele care ar putea avea loc în timp ce reconstruiesc experimental etapele secvențiale ale apariției vieții. Astfel, pe baza datelor referitoare la starea fizică și chimică a atmosferei și a suprafeței Pământului în acea epocă, s-au obținut dovezi teoretice și experimentale pentru posibilitatea de a sintetiza hidrocarburi simple și compuși organici mai complexi - aminoacizi și mononucleotide, ceea ce confirmă probabilitatea fundamentală a polimerizării lor în lanțuri scurte - peptide și oligonucleotide. Cu toate acestea, următoarea etapă în originea vieții nu a fost încă studiată. Esențial pentru teorie a fost aplicarea conceptului de selecție naturală la structuri organice aflate în pragul vieții și al vieții. Selecția naturală poate juca un rol constructiv în evoluție numai atunci când este aplicată structurilor autopropagante capabile să stocheze și să reproducă în mod repetat informațiile conținute de ele. Doar acizii nucleici (în principal ADN) îndeplinesc aceste cerințe, auto-copierea acestora putând apărea doar în mai multe condiții (prezența mononucleotidelor, alimentarea cu energie și prezența enzimelor care realizează polimerizarea sunt complementare cu polinucleotida existentă, repetând astfel informațiile conținute de ea). Copia automată a altor compuși chimici și în alte condiții mai simple nu este încă cunoscută. Principala dificultate a teoriei, adică este că proteinele enzimelor sunt necesare pentru a dubla acizii nucleici, iar acizii nucleici sunt necesari pentru a crea proteine. După apariția sistemului primar de propagare de sine, evoluția ulterioară a acestuia este mai puțin dificil de imaginat - aici încep să acționeze principiile descoperite deja de Darwin, care determină evoluția organismelor mai complexe. Deoarece mecanismul originii vieții pe Pământ este necunoscut, este dificil de evaluat probabilitatea vieții în condiții extraterestre. Pe baza datelor astronomice privind multiplicitatea sistemelor planetare din Univers și pe probabilitatea destul de mare de apariție a condițiilor compatibile cu viața, mulți oameni de știință recunosc apariția multiplă a vieții. Cu toate acestea, există un alt punct de vedere că viața pământească este un fenomen extrem de rar, aproape unic, în regiunea vizibilă a părții Galaxiei care ne înconjoară (vezi Astrobiologie, Exobiologie).

Biosfera și umanitatea. Creșterea rapidă a populației lumii ridică problema limitelor productivității biologice a biosferei Pământului. După 100-200 de ani, păstrând metodele moderne de agricultură și aceeași rată de creștere a numărului uman, aproape jumătate dintre oameni nu ar avea suficient nu numai hrană și apă, ci și oxigen pentru respirație. De aceea, pe termen scurt, pe parcursul vieții a 2-3 generații de oameni, se recunoaște că este necesar, în primul rând, organizarea unei protecții stricte a naturii (Vezi Conservarea naturii) și limitarea într-o măsură rezonabilă a multor industrii și, mai ales, a distrugerii pădurilor; în al doilea rând, să înceapă activități extinse care să vizeze o creștere accentuată a productivității biologice a biosferei terestre și intensificarea ciclurilor biologice atât în \u200b\u200bbiogeocenozele naturale cât și în cele culturale. Biosfera funcțională normală a Pământului nu numai că furnizează umanității hrană și materii prime organice valoroase, dar menține, de asemenea, compoziția gazelor atmosferice, soluțiile apelor naturale și ciclul apei de pe Pământ în echilibru. Astfel, daunele cantitative și calitative cauzate de om lucrărilor biosferei nu numai că reduc producția de materie organică pe Pământ, ci și tulbură echilibrul chimic din atmosferă și ape naturale. Atunci când oamenii realizează amploarea pericolului și o atitudine rezonabilă față de mediul lor - biosfera Pământului - viitorul arată diferit. Puterea științifică și industrială a oamenilor este deja suficient de mare pentru a distruge nu numai biosfera, dar și pentru a realiza lucrări de recuperare, inginerie hidraulică și alte lucrări de orice anvergură. Productivitatea biologică primară a Pământului este asociată cu utilizarea energiei solare absorbite în timpul fotosintezei, iar energia obținută prin chemosinteză de către producătorii primari. Dacă umanitatea continuă să crească densitatea medie a acoperirii verzi a Pământului (pentru care există posibilități tehnice), în acest fel la intrarea de energie în biosferă, productivitatea biologică a Pământului poate fi brusc, de 2-3 ori mai mare. Acest lucru poate fi obținut dacă, în timpul recuperării terenurilor și creșterea densității acoperirii verzi, participarea speciilor de plante verzi cu o „eficiență” ridicată a fotosintezei este crescută. Pentru introducerea speciilor utile în comunitățile vegetale, este absolut necesar să cunoaștem condițiile pentru menținerea și perturbarea echilibrului biogeocenotic, altfel sunt posibile dezastre biologice: „focare” periculoase din punct de vedere economic din abundența unor specii, o scădere catastrofică a abundenței altora etc. Prin simplificarea activității biogeochemice a biogeocenozelor naturale și culturale, punerea la vânătoare, vânătoare, vânătoare, pește, silvicultură și alte industrii în mod rezonabil, precum și introducerea de noi grupuri de microorganisme, plante și animale în cultură dintr-o imensă rezervă de specii sălbatice, puteți crește nivelul biologic productivitatea și productivitatea biologică utilă a biosferei. Oportunități enorme sunt deschise prin selecția de microorganisme și plante cultivate. În viitorul apropiat, atunci când crescătorii pot folosi realizările dezvoltării rapide a geneticii moleculare moderne și a fenogeneticii, succesul acestor studii va fi stimulat prin dezvoltarea și utilizarea evoluției „experimentale” a plantelor cultivate bazate pe hibridarea îndepărtată, crearea de forme polioide, generarea de mutații artificiale etc. Tehnologia agricolă va avea, de asemenea, o tranziție către noi forme care cresc brusc randamentul (una dintre direcțiile reale este trecerea de la monoculturi la policulturi). În sfârșit, oamenii în viitorul apropiat vor trebui să învețe să capteze la ieșirile din cicluri biologice nu produse mici, cu valoare moleculară, ale mineralizării finale a reziduurilor organice, ci substanță organică moleculară mare (cum ar fi sapropelele). Toate aceste modalități și metode de creștere a productivității biosferei se află în realitatea viitoare previzibilă pentru știință și tehnologie și ilustrează clar oportunitățile grandioase ale unei societăți umane în curs de dezvoltare, pe de o parte, și importanța cercetării biologice de diferite scale și direcții pentru viața umană pe Pământ, pe de altă parte. Toate măsurile transformatoare pe care o persoană trebuie să le efectueze în biosferă sunt imposibile fără cunoașterea bogăției formelor principale și a relațiilor sale, ceea ce implică necesitatea unui inventar al animalelor, plantelor și microorganismelor din diferite regiuni ale Pământului care este departe de a fi completă. În multe grupuri mari de organisme, nu este cunoscută chiar compoziția calitativă a speciilor de organisme incluse în grup. Desfășurarea inventarului necesită revitalizare și intensificare accentuată a activității de taxonomie, biologie de teren (botanică, zoologie, microbiologie) și biogeografie.

Un domeniu practic important al cercetării biologice în acest sens este studiul mediului uman în sens larg și organizarea pe această bază a metodelor raționale de conducere a economiei naționale. Acest domeniu de cercetare este legat de conservarea naturii și se desfășoară în principal sub aspect biogeocenologic. Astfel de studii, menite să crească productivitatea biologică a Pământului și să asigure condiții optime de viață pe planeta noastră pentru un număr tot mai mare de umanitate, au atras atenția biologilor progresiști \u200b\u200bdin întreaga lume - zoologi și botaniști, genetici și ecologiști, fiziologi și biochimiști, etc; activitățile lor în această direcție sunt coordonate de Programul biologic internațional.

Un alt aspect practic important al biologiei este utilizarea realizărilor sale în medicină. Succesele și descoperirile lui B. au determinat nivelul actual al științei medicale. Progresul suplimentar în medicină se bazează și pe dezvoltarea lui B. Ideile despre structura macro- și microscopică a corpului uman, despre funcțiile organelor și celulelor sale se bazează în principal pe cercetarea biologică. Histologia și fiziologia omului, care servesc ca fundament al disciplinelor medicale - patologie, fiziopatologie etc., este studiată atât de medici, cât și de biologi. Doctrina despre cauzele și răspândirea bolilor infecțioase și principiile combaterii acestora se bazează pe studii microbiologice și virologice. Probabil că majoritatea bacteriilor patogene au fost deja identificate, au fost studiate căile pentru transferul și ingerarea lor în corpul uman, s-au dezvoltat metode pentru a le trata prin aseptic (vezi Aseptic), antiseptic (vezi antiseptic) și chimioterapie (vezi chimioterapie). Multe virusuri patogene au fost izolate și studiate, sunt studiate mecanisme de reproducere a acestora și sunt dezvoltate mijloace de combatere a multor dintre ele.

Ideile despre mecanismele imunității care stau la baza rezistenței organismului la infecții se bazează, de asemenea, pe cercetarea biologică. Se studiază structura chimică a anticorpilor, se investighează mecanismele sintezei lor. O importanță deosebită pentru medicină este studiul incompatibilității tisulare - principalul obstacol în calea transplantului de organe și țesuturi. Pentru a suprima sistemul imunitar al organismului, se folosesc radiografii și substanțe chimice. Depășirea incompatibilității tisulare care nu este asociată cu astfel de efecte de amenințare a vieții va deveni posibilă cu dezvăluirea mecanismelor de imunitate, ceea ce este posibil doar cu o abordare biologică largă a problemei. Adevărata revoluție în tratamentul bolilor infecțioase, care în trecut a servit ca principală cauză a decesului, este asociată cu descoperirea antibioticelor. Utilizarea în medicamente a substanțelor secretate de microorganisme pentru a lupta între ele este cel mai mare merit al lui B. B. Producția în masă a antibioticelor ieftine a devenit posibilă numai după îndepărtarea tulpinilor extrem de productive de producători de antibiotice, realizate prin metode de genetică modernă. Odată cu creșterea speranței medii de viață a oamenilor, în mare parte datorită succesului medicamentului, proporția bolilor mai vechi - cardiovasculare, neoplasme maligne, precum și a bolilor ereditare - a crescut. Acest lucru a creat noi probleme pentru medicina modernă, în soluția căreia B. joacă un rol important. Astfel, multe boli vasculare sunt explicate prin biochimie și fiziologie, care nu au fost încă studiate complet prin afectarea metabolismului grăsimilor și a colesterolului. Citologi, embriologi, genetici, biochimiști, imunologi și virologi lucrează pe un front de cancer. Există deja o serie de succese în acest domeniu (chirurgie, radio și chimioterapie). Cu toate acestea, o soluție radicală a problemelor de creștere malignă, precum și regenerarea țesuturilor și organelor, este strâns legată de studiul legilor generale ale diferențierii celulare.

Rezultatele cercetărilor biologilor sunt utilizate nu numai în domeniul agriculturii și medicinei, ci și în alte domenii ale practicii umane care erau anterior departe de B. Un exemplu viu este utilizarea pe scară largă a microbiologiei în industrie: producerea de noi compuși medicamentali de înaltă eficiență, dezvoltarea depozitelor de minere folosind microorganisme.

Genetica umană, inclusiv genetica medicală, studierea bolilor ereditare, devine acum un obiect important al cercetării biomedicale. Deja este apt pentru un diagnostic precis al bolilor asociate cu o încălcare a numărului de cromozomi. Analiza genetică poate detecta mutații dăunătoare la om. Lupta împotriva lor se desfășoară prin tratament și prin consultări și recomandări medico-genetice. Modalități rezonabile de a scăpa umanitatea de mutații dăunătoare sunt discutate activ în literatura biologică. Problema sănătății mentale a omenirii, care nu poate fi rezolvată fără o analiză biologică natural-istorică profundă a apariției la animale a unor forme superioare de activitate nervoasă care duce la psihic, atrage atenția din ce în ce mai mare. Separarea etologiei între disciplinele biologice - știința comportamentului - aduce în mod substanțial o soluție la această problemă cea mai complexă și cea mai importantă, care are nu doar o semnificație teoretică, ci și filosofică și metodologică.

Legătura dintre agricultură și agricultură și medicament determină nu numai dezvoltarea lor, ci și dezvoltarea agriculturii, zonele care sunt promițătoare din punct de vedere practic sunt finanțate cel mai generos de societate. În viitor, alianța lui B. cu medicina și agricultura, pentru care B. servește ca bază științifică, va fi consolidată și dezvoltată.