Биосфера выглядит как иерархическая система: отдельные организ­мы или особи объединяются по общим признакам в виды, виды в рода, рода в семейства, затем идут отряды, классы, типы и, наконец, царства¹.

Исчерпывающей классификации, т. е. такой, в которой были бы за­полнены все таксономические единицы, пока не создано - скорее всего потому, что в самой природе нет набора живых существ, соответству­ющих ее элементам. Поэтому мы ограничимся частичными классифи­кациями.

В настоящее время получает все большее признание система царств организмов, состоящих не только из растений и животных. С середины XX века из царства растений выделяется самостоятельное царство гри­бов и дробянок. В последнее включают бактерии и сине-зеленые водо­росли, которые характеризуются отсутствием морфологически оформ­ленного ядра клеток и типичного полового процесса. Есть предложе­ние выделять еще одно царство - неклеточных организмов (вирусов). В царстве животных есть подцарство одноклеточных с типом простей­ших и подцарство многоклеточных и т. д. Растения делятся на подцар-ства низших и высших и т. д. В справочной литературе можно найти продолжение систематизации растений, грибов и животных².

Несмотря на поражающее многообразие форм жизни среди ученых нет сомнений в генетическом единстве всех видов животных и расте­ний'.

^Воспроизведем некоторые факты. Тщательные исследования пове­дения клеток в живых организмах показали, что ряд из них обладает большой самостоятельностью, оставшейся от тех времен, когда живое было представлено только одноклеточными. Вот головастик, превра­щающийся в лягушку. У него пропадает хвост. Именно пропадает - не отпадает, не отрывается. Как это происходит? Оказывается, организм головастика вырабатывает особые клетки - макрофаги. Они - хищники внутри организма - кидаются в хвост головастика и начинают пожи­рать мышечные волокна. Начинается жуткое пиршество, предусмот­ренное, правда, программой развития личинки. Обожравшиеся макро-

1) Встречается иная таксономия живого. Скажем, вводятся подотряды, подти­
пы и пр.: инфроотряды, инфросемейства и т.д. Виды разделяются на подви­
ды, разновидности, формы.

2) См.. например. "Альфа и Омега (Краткий справочник)".Таллинн: Валгус. 1990.

56

фаги никуда не уходят из организма - съеденные вещества хвоста идут на строительство ног будущей лягушки.

Перенесемся теперь в далекое прошлое - во времена перехода всего живого от одноклеточности к многоклеточное™. Клетки, привыкшие жить самостоятельно, научившиеся приспосабливаться к самым различ­ным условиям, объединились в многоклеточные организмы, не поте­ряв своих ценных свойств.

Биологи и медики давно и с большим успехом пользуются методом культивирования (производства) клеток тела вне организма. В 1960 году Ж.Барский, С.Сорье и Ф.Корнефер смешали культуры двух различных типов раковых клеток мыши, различающихся по некоторым морфоло­гическим признакам (в частности, по форме хромосом), а через несколь­ко месяцев обнаружили клетки - гибриды, в которых содержались хро­мосомы клеток исходных культур. Успешной оказалась гибридизация соматических клеток человека и мыши. Гибриды больше походят на клетки мыши. Это объясняется тем, что в них сохранились все хромо­сомы мыши и немного ( от 2 до 15 из 46) хромосом человека.

Эти и другие группы фактов (явления паразитизма и симбиоза, дан­ные археологии о переходных промежуточных видах, единство генети­ческого кода у всех организмов и многое другое)" говорят о происхож­дении всего наличного из единого (одного) начала. Представляется оче­видным, что выделенная таксономическая структура биосферы повто­ряет структуру этапов генезиса царств, типов, видов, их разновиднос­тей и форм. Развитие живого происходило либо путем последователь­ных дивергенций, когда разновидность становилась видом, вид давал начало роду, род - семейству, либо путем последовательной дифферен­циации крупных таксонов в более мелкие: царства дробились на типы, типы на классы, вплоть до видов и разновидностей. Результат развития одного уровня становился исходной ячейкой развития другого уровня.

Такова общая картина происхождения одних форм живого из других. Вместе с тем остается вопрос о происхождении "исходного" живого.

В настоящее время две основные теории оспаривают сущность про­исхождения жизни на Земле. Первая из них - А.Опарин и Э.Миллер -утверждает, что жизнь произошла абиогенным путем - из неживого.

По А.Опарину, развитие природы на Земле от неорганических про­цессов к жизни прошло три этапа¹.

1 этап. Образование первичных органических веществ из соедине­
ний водорода, кислорода, и т.д. Такие соединения получают в лабора­
ториях пропусканием через смеси газов электрических разрядов.

2 этап. Образование белков и аминокислот - носителей жизненных
Функций в организмах. Простейшие аминокислоты и белки экспери­
ментально получены. Становление биохимической организации живо­
го началось 3 миллиарда лет назад и, в основном, закончилось к кемб­
рию.

3 этап. Смеси белков и других органических соединений выпадают
в виде капелек-коацерватов, последние способны к первоначальному

'Юпарин АИ. Возникновение жизни на Земле. М.: Изд-во АН СССР. 1957.

57

обмену с окружающей средой. По А.И.Опарину, коацерваты облада­ют, задатками естественного отбора, который привел к образованию устойчивых белковых систем, обладающих признаками жизни. В даль­нейшем процесс отбора прошел по линии повышения организации этих первоначальных проживых систем, в ходе чего выделились две линии -растительных, а затем животных организмов. Такова схема абиоген­ной гипотезы происхождения жизни.

Жесткую критику абиогенной теории происхождения жизни дал В.И.Вернадский. Во-первых, констатировал он, в естественных услови­ях никогда не наблюдалось зарождение живого из неживого: наличное живое производится только живым. Не встречены такие вещества, ко-1 торые можно было бы отнести к промежуточным формам, что весьма подозрительно. Далее: эмпирически не найдены указания на время, когда живого вещества на нашей планете не было; органические соединения встречаются всякий раз там на Земле, где существует или существовала жизнь. По В.И.Вернадскому, не развитие неорганической природы обус­ловливает возникновение углеродистых соединений, а функциониро­вание живых организмов привело к ним. В результате В.И.Вернадский выдвигает концепцию космической, а не земной сущности жизни. Жизнь разлита по космосу и расцветает буйно в тех частях Вселенной, где со­здаются необходимые условия.

Но в обосновании концепции космической жизни есть и свои труд­ности: в космическом пространстве жестокое излучение убивает все живое.

СООБЩЕСТВА ЖИВОГО

Значительным достижением науки о живом в XX веке является от­крытие того факта, что живое способно существовать на Земле только в виде сообществ (или ценозов), тесно связанных со средой обитания: фитоценозов (сообществ растений), зооценозов (сообществ животных), микробоценозов (сообществ микроорганизмов), этноценозов (сооб­ществ людей), являющихся частями экосистем, или биогеоценозов, ко­торые вместе составляют биосферу.

Каждая особь способна занимать в естественных условиях только ей присущее место обитания. Финиковая пальма в естественных усло­виях не произрастает в тундре, слонов не встретить в сосновых лесах, клюква растет ,в болотистой местности и т.д. Для того, например, что­бы на территории X поселилась особь растительного мира У, должны быть некоторые факторы неживой природы, которые обеспечивают произрастание У и ограничивают обитание особей других растений. Это: свет, тепло, вода, воздух, почва. Но этого мало. Должно быть не­которое особое биологическое окружение. Поразительный пример. После того, как в эпоху географических открытий европейцы узнали о существовании орхидей, отличающихся цветами удивительной красо­ты, в течение нескольких столетий предпринимались попытки искусст­венного выращивания некоторых видов орхидей из привозимых в Ев­ропу семян. Однако подобные попытки оканчивались неудачно, пока в 1904 г. Н.Бернар не установил, что для произрастания семян и последу-

58

юшего существования орхидей необходимо взаимодействие с опреде­ленными симбиотическими грибами, которые способны жить в евро­пейских почвах.

Сосуществование особей различных растений, животных и микро­организмов на одной и той же территории в данных абиогенных усло­виях вырабатывает у отдельных групп живого признаки, которые спо­собствуют их совместному проживанию. Бобовые приспособились к симбиозу с клубеньковыми бактериями, связывающими азот из возду­ха:, растения снабжают бактерии углеводами и рядом других соедине­ний, используемых микроорганизмами для существования фермента­тивного восстановления молекулярного азота воздуха, который затем усваивается растениями.

Указанный вид взаимовыгодного сожительства различных царств живого носит название мутуализма: увеличение (снижение) числен­ности любого из организмов, находящихся в отношениях мутуализма, увеличивает (снижает) численность другого.

Кроме отношения мутуализма, в сообществах живого реализуются отношения конкуренции (вплоть до взаимоисключения), а также нейт­рализма. Следующая таблица, взятая мной из книги В.Д.Федорова и Т.Г.Гильманова "Экология" (Изд-во МГУ, 1980, стр.240), показывает все возможные отношения между отдельными организмами, обитаю­щими на территории X.

Поясню приведенную таблицу. С каждой парой организмов рассмат­риваемого сообщества сопоставляется комбинация из двух символов, каждый из которых может быть обозначен плюсом ("+"), нулем ("0") или минусом ("-"),в зависимости от направления влияния численности одного на скорость появления другого вида организма.

Характерный пример одностороннего отрицательного воздействия, или аменсализма.

Еще Плиний Старший писал, что тень ореха (грецкого) отравляет Растения, на которые она падает. В настоящее время установлено, что

59

в листьях, скорлупе и корнях ореха содержится состав (ютлон), кото­рый из корней, с опадающей скорлупой или вымываясь из листьев осад­ками, попадает в почву и подавляет рост многих растений.

Наиболее распространенная форма комменсализма - нахлебничество: один организм тем или иным способом получает от другого ("хозяи­на") пищу, обеспечивая тем самым свое существование. Это может быть питание остатками пищи его хозяина, его экскрементами или прижиз­ненными выделениями.

Наиболее важными примерами отношения типа "жертва - эксплуа­татор" являются отношения растения и поедающего его травоядного животного, жертвы и хищника, хозяина и паразита.

Одним из широко известных примеров жестокого взаимодействия | жертвы и эксплуататора служит история использования кактусовой ог­невки для подавления нашествия кактусов опунции на австралийском континенте. Опунция была ввезена в Австралию в начале XX века для использования ее в качестве живых изгородей. Однако вскоре в благо­приятных почвенно-климатических условиях при отсутствии в местной флоре и фауне эффективных фитофагов, сильных конкурентов или па­разитов, опунции сильно размножились и превратились в злостный сор­няк. Предпринимаемые попытки механически или химически ограни­чить их разрастание оказывались безрезультатными, пока в 1925 году из Южной Америки, места происхождения опунции, не были привезе­ны в Австралию несколько видов чешуекрылых, гусеницы которых кор­мятся сочными кладодиями этих кактусов.

Конкуренцией называется любое отрицательное взаимодействие между организмами, от несовместимости бытия организмов в преде­лах одного ареала, до взаимной агрессии, борьбы, взаимоуничтоже- | ния. Примеры взаимной борьбы на уничтожение многочисленны. Ч.Дар­вин отмечал, что организмы одного и того же вида в конкуренции бы­вают более жестокими, чем в борьбе с организмами других видов.

Задание: привести примеры нейтрализма в отношениях организмов.

Определение. Назовем сообществом любое множество особей раз­ных царств, типов - форм, находящихся в реальных отношениях рас­смотренной выше схемы (нейтрализма, аменсализма и т.д.), т.е. группу особей живого, проживающих на одной территории, в одном простран­стве, и вступающих в силу этого в упомянутые отношения.

Назовем сообщества живого замкнутыми, если, и только если в их состав входят особи двух функционально различных групп: автотро-фов и гетеротрофов, причем производительность автотрофов доста­точна для питания населения сообществ.

Автотрофы (или продуценты) производят органическое вещество из неорганического материала места обитания. В основном, автотрофы представлены растениями, способными на основе использования энер­гии солнечных лучей создавать органическое вещество. В меньшей сте-' пени - микроорганизмами, использующих энергию восстановительных химических соединений.

Гетеротрофы ( животные, бактерии, грибы, паразитические расте­ния и прочие) используют в качестве питания органическое вещество, созданное автотрофами. Они делятся на консументов (потребителей, питающихся за счет продуцентов) и редуцентов (восстановителей, пи­тающихся разлагающимися остатками организмов и способствующих минерализации органического вещества и переходу в усвояемое проду­центами состояние).

Пример замкнутого сообщества - оазис в пустыне. Пример замкну­того сообщества (консорции) - одиноко стоящее дерево в центре луга. Листьями дерева питаются гусеницы, птицы вьют на нем гнезда, звери используют плоды, пчелы опыляют цветы, дождевые черви утилизиру­ют его отмершие органы. Дерево дает жизнь группе животных, расте­ний, бактерий, которые образуют некоторую общность.

Максимальными замкнутыми сообществами современного вариан­та живого - биосферы - некоторые биологи считают биогеоценозы: Вследствие рассмотренных выше отношений между фрагментами жи­вого на участках земной поверхности с однородными абиотическими условиями (климатическими, почвенными, атмосферными, водными и т.д.), называемых специалистами биотопами, возникает координация и субординация растительных, зоологических и микроорганизмов, объе­диненных в целостное образование -биоценоз.

Биоценозы обладают относительной устойчивостью и автономнос­тью, способностью к самоподдержанию и отправлению жизненных про­цессов. Они существуют тысячелетия и характеризуются замкнутостью в том смысле, что к ним невозможно присоединить или убрать отдель­ные' фрагменты живого без риска подвергнуть качественным изменени­ям или разрушению. При этом выделенные сообщества сами по себе существовать не могут - они связаны местом обитания: особи взаимо­действуют друг с другом не только непосредственно, но и через среду обитания, из которой они извлекают вещества, энергию и информацию, и, в свою очередь, обогащают место обитания продуктами жизнеак-тивности. Они оказываются частями относительно самостоятельных природных комплексов, получивших название эко - систем, или биоге­оценозов, которые вместе образуют биосферу.

Понятие биогеоценоза введено в науку ботаником В.Н.Сукачевым и означает сообщество организмов разных царств, обитающее совмес­тно в определенных природных условиях. По Сукачеву, биогеоценоз -биокосная система, состоящая из косной среды - атмосферы и почвен-но-грунтовых условий (экотопа) и организмов, заселяющих экотоп и включающих растительность, животное население.и микроскопические организмы.

Основные экосистемы мира: моря, морские побережья, ручьи, реки, озера, пруды, пресноводные болота, пустыни, тундры, травянистые лан­дшафты, леса. Примерами биогеоценозов являются оазисы в пустыне, таежные леса Сибири, обширные болота, луга в поймах рек.

Живая часть биогеоценоза - биоценоз - слагается из популяций орга­низмов, принадлежащих различным видам. Организмы размножают­ся, питаются, развиваются, эволюционизируют и поэтому включаются

60

61

для реализации жизненных функций в различные образования: семьи, тены (для размножения), популяции (для эволюции), для роста, разви­тия - в консорции, пищевые цепи, ниши.

Выше была описана сложная картина биосферы. Можно дать ее схе­матическое изображение:

Биоценозы

микробиоценозы фитоцеиозы зооценозы" этноценозы

популяции

семьи, тены

консорции пищевые цепи ниши

Не все термины схемы даны в тексте.

Задание: посмотрите по справочной литературе содержание терми­нов "ареал", "популяция", "тены", "пищевые цепи".

62