Život, živé soustavy, jedinec, biologický druh

1. Život, živé soustavy, jedinec, biologický druh Tomáš Bryksa

2. Živá a neživá příroda V živých jedincích nacházíme tytéž atomy a tytéž sloučeniny, které můžeme najít i v neživé přírodě. Z hlediska chemie a fyziky není žádný kvantitativní rozdíl mezi živou a neživou přírodou. Z toho však vyplívá, že podstata organismů, a tedy i podstata života je hmotná-materiální. Živé soustavy jsou tvořeny stejnou hmotou jako je hmota neživých předmětů a v živých organismech platí všechny zákony fyziky a chemie stejně jako v neživé přírodě. Přesto mezi organismy a neživými předměty existuje zásadní rozdíl. Rozdíl spočívá v tom, jak je hmota organizována v prostoru a v čase. Hmota živých soustav je organizována velmi složitě. V živé buňce probíhají chemické přeměny, které jsou nutné pro zachování její existence. Přitom všechny tyto procesy směřují k uchování soustavy a k její reprodukci, tj. k uchování existence jedince a druhu. To znamená, že všechny procesy musí být přesně řízeny-koordinovány tak, aby byla existence organismu a jeho reprodukce zajištěna. Kdyby tomu tak nebylo, soustava by se rozpadla, přestala by být živou. Živé soustavy se tedy od neživých předmětů liší složitostí organizace. Společný materiální základ neživé hmoty a živých soustav vyplývá i z představ o vzniku světa a života. Vznik života je tedy zákonitý a v podmínkách na Zemi zcela nutným důsledkem vývoje hmoty.

3. Obecné vlastnosti živých organismů Za obecné vlastnosti organismů můžeme považovat ty, které nacházíme u všech jedinců. Jsou to: Hlavním chemickým základem všech organismů jsou organické látky, především bílkoviny a nukleové kyseliny, dále tuky a sacharidy. Základní chemické procesy, které v organismech probíhají a které ve svém celku tvoří metabolismus, jsou u všech organismů stejné. Jsou to procesy uvolňování energie z chemických látek a syntéza organických látek. Všechny základní metabolické procesy jsou chemické reakce katalyzované pomocí enzymů, jsou to tedy enzymatické reakce. Základní strukturální a funkční jednotkou organismů je buňka. Výjimku tvoří viry, jejichž rozmnožování je však také vázané na buňky. Všechny organismy jsou vnímavé, tj. jsou schopny přijímat podněty z okolí a reagovat na ně. Odpovědí na tyto podněty je určité chování organismu. Všechny organismy mají vždy základní vlastnosti rodičovských organismů. Předávání vlastností z rodičů na potomky se nazývá dědičnost. Je zajišťováno genetickou pamětí. Tato paměť je u všech organismů stejná a jejím základem jsou molekuly nukleových kyselin. Základní vlastností všech organismů je schopnost v průběhu doby se postupně měnit, vyvíjet se. Projevem toho je evoluce druhů a celé živé přírody. Jedinec a druh Živá příroda se skládá z jednotlivých živých bytostí. Označujeme je termínem, jedinec, individum, popř. organismus. Jedinec je vždy prostorově ohraničenou soustavou. Trvání jedince v čase je vždy omezeno. Jedinec vzniká, existuje určitou dobu a zaniká. Během svého života se jedinec zpravidla mění, vyvíjí se. Tento vývoj nazýváme individuální vývoj.

4. Navzájem podobní jedinci jsou příslušníky jednoho druhu. Vlastnosti charakteristické pro jedince určitého druhu a (odlišují je od druhů jiných) označujeme jako druhové vlastnosti. (Např. každý člověk, lidský jedinec je součástí druhu člověk moudrý - homo sapiens.) Různé druhy jsou navzájem mezi sebou ohraničovány možností rozmnožování. Tento jev označujeme jako reprodukční izolaci. Z toho vyplývá, že nejen jedinec, ale i druh je ohraničenou soustavou.Délka života jedince je časově omezena, druh ve svém trvání daleko překračuje délku života jedince. Jedinci zanikají, umírají, ale druh trvá. To je možné proto, že každý jedinec dá zpravidla vznik novým jedincům.Druh nezůstává stále stejný, ale pozvolna se v čase mění. Tento proces označujeme jako vývoj či evoluci druhu. I vývoj druhu má svůj začátek a konec, druhy vznikají a zanikají. Vývoj druhu probíhá mnohem pomaleji než vývoj individuální.Jedinec a druh jsou tedy základní soustavy, na které je život vázán. Jak jedinec, tak druh jsou ohraničeny (každý jinak), jak jedinec tak druh vznikají, vyvíjejí se a zanikají.Tím, že druhy v průběhu evoluce zanikají, život na Zemi nekončí, neboť současně vznikají druhy nové. Život je tak neustále udržován. Tento vývoj označujeme jako evoluci živé přírody. Počátek evoluce živé přírody spadá do doby, kdy na Zemi vznikaly první organismy. Jejich vznik byl asi před třemi a půl miliardou let. Kdy evoluce druhů skončí, nevíme, neboť jak se Země bude vyvíjet nevíme.

5. Závislost organismů na prostředí Existence organismů je závislá na vnějším prostředí. Všechny organismy jsou samostatná individua zřetelně ohraničená od svého okolí. To ovšem neznamená, že jsou na svém okolí nezávislá. Vlastnosti vnějšího prostředí, které umožňují existenci organismů - životní podmínky, jsou tvořeny faktory neživé přírody - abiotické faktory či podmínky, jednak ostatními organismy - biotické faktory. Abiotické faktory mají charakter fyzikální nebo chemický.Z fyzikálních podmínek je to především teplota prostředí. Většina organismů může žít jen v relativně úzkém rozmezí teplot, tj. v teplotách mezi 0° - 50° C. Při teplotách vyšších než 50° C se mění již struktura molekul bílkovin, které jsou jednou ze základních chemických součástí buňky. V důsledku těchto změn se porušuje buněčný metabolismus.Dalším důležitým fyzikálním faktorem prostředí je atmosférický tlak. Zásadně důležitým faktorem je neustálý příliv světelné energie ze slunce. Přímo na světle je závislá existence pouze autotrofních organismů, které přeměňují tuto energii v chemickou energii. Heterotrofní organismy jsou na světelné energii závislé již nepřímo tím, že získávají energii z látek, které se tvoří v organismech. Organismy při svém individuálním vývoji rostou, zvětšuje se jejich hmotnost, a musí proto přijímat všechny potřebné chemické prvky z vnějšího prostředí. Vnější prostředí organismů musí proto obsahovat všechny biogenní prvky a navíc ve vhodných chemických sloučeninách. Naproti tomu nesmějí být v prostředí látky, které organismy poškozují. Většina organismů uvolňuje z organických látek potřebnou energii pomocí buněčných oxidací - nazýváme je aerobní. Přítomnost kyslíku v atmosféře je pro ně zcela nezbytným faktorem. Určité chemické složení prostředí, v němž organismy žijí, je tedy jednou ze základních abiotických podmínek existence života.Během vývoje Země a během vývoje života se podmínky abiotické i biotické postupně, i když pomalu, neustále měnily. Těmto změnám podmínek odpovídalo i přizpůsobování organismů. Organismy se tedy musí neustále přizpůsobovat měnícímu se neživému i živému okolí. Přizpůsobivost - adaptabilita k podmínkám vnějšího prostředí je tedy jednou ze základních vlastností života. Adaptační možnosti jak na úrovni druhu jsou ovšem omezené a vyžadují zpravidla delší čas.

6. Biologický druh Biologický druh představuje podle tradiční definice soubor geneticky podobných jedinců, kteří mohou produkovat životaschopné a plodné potomstvo. Formálně je pak biologický druh jednoznačně určen výlučným rodovým a druhovým jménem s uvedením autora, který tento druh platně popsal. Například zajíc polní Lepus europaeus Pallas, 1778 je nejrozšířenějším druhem z šesti druhů rodu zajíců obývajících Evropu. I když se občas zkříží se zajícem bělákem (Lepus timidus Linnaeus, 1758) v místech jejich společného výskytu v Pobaltí, ve Finsku či Alpách, jejich hybridi jsou sterilní. Rozšíření každého biologického druhu na Zemi je omezeno nejen geograficky jeho druhovým areálem, ale také stanovištně čili topicky. Říkáme, že druh je vázán na určitý biotop. Každý druh je formován druhovými populacemi , tedy skupinami jedinců všech vývojových stadií (vajíček, mláďat, dospělců), obývajícími společné území.

7. Každý druh se vyznačuje souborem specifických vlastností a znaků, jimiž se liší od jiných druhů. Zároveň v rámci jedné populace nacházíme větší či menší individuální rozdíly ve velikosti, zbarvení, schopnostech čelit různým faktorům prostředí, nepřátelům i tlaku ostatních příslušníků populace. Tyto rozdíly vznikají nejen náhodnými mutacemi a rozdílnými vnějšími projevy různých kombinací genů pohlavně se rozmnožujících rodičů, ale také schopností učit se od rodičů nebo dalších příslušníků populace. Tato individuální variabilita je nezbytným základem pro vývoj populace a tedy i druhu samotného. Jedinci, kteří jsou vybaveni kombinacemi vlastností, s nimiž snáze odolávají nepříznivým vlivům svého okolí, zanechávají v dlouhodobém měřítku více potomků. Tito jedinci s nejvyšší zdatností neboli fitness tak předávají v daném okamžiku nejvýhodnější kombinace individuálních vlastností prostřednictvím svých genů do další generace a určují tak budoucí podobu druhu. Malá individuální variabilita v rámci populace může vést až k jejímu vymření.

8. Může existovat také geograficky pozvolna se měnící klinálnívariabilita, často pozorovaná např. u velikosti těl či zbarvení křídel ptáků a motýlů, schránek plžů, nebo u tvaru listů cévnatých rostlin, kde jedinci z extrémně vzdálených populací mohou být dokonce považováni za odlišné druhy nebo poddruhy. Podoba každého druhu je formována po tisíce generací neustálými selekčními tlaky jak abiotických faktorů (sluneční záření, klima, úkryty) tak biotických činitelů (konkurenti, predátoři, paraziti, potrava). Pozorovatelným výsledkem dlouhodobého procesu přírodního výběru čili selekce jsou různé adaptace . Tento pozvolný ale nepřetržitý vývoj zvaný evoluce je základem veškeré biologické rozmanitosti, biodiverzity . Jde o nepřetržitý proces, neboť i prostředí se neustále mění a každá nová generace je vystavena trochu odlišným podmínkám prostředí než byla generace rodičovská. Vlastnosti výhodné v jednom prostředí či v některých generacích nemusejí být stejně užitečné jinde nebo jindy. Z pohledu našeho života jde ovšem o proces neuvěřitelně pomalý, probíhající na úrovni evolučního času  . To také vysvětluje, proč druhy nejsou ve většině případů schopny adekvátním způsobem reagovat (adaptovat se) na změny v životním prostředí, které jsou výsledkem působení člověka. Tyto změny jsou z hlediska evolučního času příliš rychlé a představují poměrně novodobý jev.

9. Použitá literatura Bumerl Jiří , Biologie 2 pro střední odborné školy,Vyd. 1. Praha : SPN, 1997. 200 s. ISBN 51641 . Spolek autorů Wikipedie. Biologie [online]. Praha : c1998-2007, aktualizováno 2007-04-25 [cit. 2007-6-26]. Dostupné z WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Biologie>.