5.1: Вступ до біорізноманіття

Last updated
Save as PDF

Page ID: 3079

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Земля є домом для вражаючого масиву форм життя. Від одноклітинних організмів до істот, створених з багатьох трильйонів клітин, життя набуло багатьох чудових форм і розвинуло незліченну кількість стратегій виживання. Нагадаємо, що клітинна теорія диктує, що все живе складається з однієї або декількох клітин. Деякі організми складаються лише з однієї клітини, і, таким чином, називаються одноклітинними. Кажуть, що організми, що містять більше однієї клітини, є багатоклітинними. Незважаючи на широкий спектр організмів, існує всього два основних клітинних плани: прокаріотичний і еукаріотичний. Основна відмінність цих двох клітинних планів полягає в тому, що еукаріотичні клітини мають внутрішні, зв'язані мембранами структури, звані органелами (див. Чп. 2.3). Таким чином, якби ви мікроскопічно аналізували клітини будь-якого організму на Землі, ви б виявили або прокаріотичні, або еукаріотичні клітини залежно від типу організму.

Біологи називають, групують і класифікують організми на основі подібності в генетиці та морфології. Ця галузь біологічної науки відома як таксономія. Таксономісти групують організми за категоріями, які варіюються від дуже широких до дуже специфічних (рис.\(\PageIndex{1}\)). Найширша категорія називається доменом, а найбільш специфічною є вид (зверніть увагу на схожість між словами специфічний і вид). В даний час таксономісти визнають три області: Бактерії, Архея та Еукарія. Всі форми життя класифікуються в межах цих трьох областей.

Малюнок\(\PageIndex{1}\). Ця ілюстрація показує таксономічні групи, послідовно, з прикладами. *Ця ілюстрація* *від* *OpenStax* *ліцензована під* *CC BY 4.0*

Доменні бактерії

Доменні бактерії включають прокаріотичні, одноклітинні організми (рис.\(\PageIndex{2}\)). Вони неймовірно рясні і зустрічаються майже в кожному мислимому типі середовища існування, включаючи ваше тіло. Хоча багато людей розглядають бактерії лише як хвороботворні організми, більшість видів насправді або доброякісні, або корисні для людини. Хоча це правда, що деякі бактерії можуть викликати захворювання у людей, це скоріше виняток, ніж правило.

Бактерії добре відомі своєю метаболічною різноманітністю. Метаболізм - загальний термін, що описує складну біохімію, яка відбувається всередині клітин. Багато видів бактерій є автотрофами, тобто вони можуть створювати власне джерело їжі без необхідності їсти інші організми. Більшість автотрофних бактерій роблять це за допомогою фотосинтезу - процесу, який перетворює енергію світла в хімічну енергію, яку можуть використовувати клітини. Відомою і екологічно важливою групою фотосинтетичних бактерій є ціанобактерії. Їх іноді називають синьо-зеленими водоростями, але ця назва не підходить, оскільки, як ви побачите незабаром, водорості - це організми, які належать до домену Eukarya. Ціанобактерії відіграють важливу роль у харчових мережах водних систем, таких як озера.

Інші види бактерій - гетеротрофи, це означає, що їм потрібно здобувати свою їжу, поїдаючи інші організми. Ця класифікація включає бактерії, які викликають захворювання у людини (під час інфекції бактерії поїдають вас). Однак більшість гетеротрофних бактерій нешкідливі для людини. Насправді у вас є сотні видів бактерій, що живуть на вашій шкірі та товстому кишечнику, які не завдають вам шкоди. Поза вашим тілом гетеротрофні бактерії відіграють життєво важливу роль в екосистемах, особливо в ґрунтових бактеріях, які розкладають живу речовину та роблять поживні речовини доступними для рослин.

Малюнок\(\PageIndex{2}\). Багато прокаріоти діляться на три основні категорії залежно від їх форми: (а) коки, або кулясті; (б) бацили, або стрижнеподібні; і (в) спірилла, або спіралеподібна. (Кредит: модифікація роботи Дженіс Хейні Карр, д-р Річард Факлам, CDC; кредит c: модифікація роботи доктора Девіда Кокса, CDC; дані шкали від Метта Рассела). *Ця цифра* *OpenStax* *ліцензується відповідно до* *CC BY 4.0*

Домен Архея

Як і бактерії, організми в області Археї є прокаріотичними і одноклітинними. Поверхнево вони дуже схожі на бактерії, і багато біологів плутали їх як бактерії ще кілька десятиліть тому. Але ховатися в їх генах - це історія, яку нещодавно виявив сучасний аналіз ДНК: археани настільки різні генетично, що належать до своєї власної власності.

Багато архейських видів зустрічаються в деяких найбільш непривітних середовищах, районах величезного тиску (дно океану), солоності (наприклад, Велике солоне озеро) або тепла (геотермальні джерела). Організми, які можуть переносити і навіть процвітати в таких умовах, відомі як екстремофіли. (Слід зазначити, що багато бактерій також є екстремофілами). Поряд з генетичними доказами той факт, що великий відсоток археанів є екстремофілами, говорить про те, що вони можуть бути нащадками деяких найдавніших форм життя на Землі; життя, яке виникло на молодій планеті, яка була непривітною за сьогоднішніми мірками.

З якоїсь причини археани не так багато в організмі людини, як бактерії, і вони викликають значно менше захворювань. Дослідження археанів продовжують проливати світло на цю цікаву і дещо загадкову область.

Домен Eukarya

Цей домен найбільш звичний для використання, оскільки він включає людей та інших тварин, а також рослини, гриби та менш відому групу, протисти. На відміну від інших доменів, Domain Eukarya містить багатоклітинні організми, крім одноклітинних видів. Домен характеризується наявністю еукаріотичних клітин. Для цього домену ви познайомитеся з кількома його королівствами. Kingdom - таксономічна угруповання безпосередньо під доменом (див. Рис.\(\PageIndex{1}\)).

Царство Animalia складається з багатоклітинних, гетеротрофних організмів. Це царство включає людей та інших приматів, комах, риб, плазунів і багатьох інших видів тварин. Kingdom Plantae включає багатоклітинні, автотрофні організми. За винятком кількох видів, які є паразитами, рослини використовують фотосинтез для задоволення своїх енергетичних потреб.

Малюнок\(\PageIndex{3}\). (а) знайомий гриб - це лише один вид гриба. Виводяться яскраво забарвлені плодові тіла цього (б) коралового гриба. Ця (c) електронна мікрофотографія показує спороносні структури Aspergillus, типу токсичних грибів, що знаходяться в основному в грунті та рослині. (Кредит а: модифікація роботи Кріса Ві; кредит b: модифікація роботи Корі Занкера; кредит c: модифікація роботи Дженіс Хейні Карр, Роберт Сіммонс, CDC; дані шкали від Метта Рассела). *Цей твір* *OpenStax* *ліцензовано на умовах* *CC BY 4.0*.

Kingdom Fungs включає багатоклітинні і одноклітинні, гетеротрофні гриби. Гриби зазвичай приймають за рослини, оскільки деякі види грибів ростуть в землі. Гриби принципово відрізняються від рослин тим, що не виконують фотосинтезу і натомість харчуються живою речовиною інших. Ще одна помилка полягає в тому, що всі гриби - це гриби. Гриб - це тимчасова репродуктивна структура, яка використовується деякими видами грибів, але не всіма. Деякі гриби набувають форми цвілі і цвілі, які зазвичай спостерігаються на гниючої їжі. Нарешті, дріжджі - одноклітинні гриби. Багато видів дріжджів важливі для людини, особливо хлібопекарські та пивні дріжджі. Завдяки своєму метаболізму ці дріжджі виробляють газ CO2 та спирт. Перший змушує хліб піднятися, а другий є джерелом для всіх алкогольних напоїв.

Протисти посилаються на дуже розрізнену групу, яка раніше була власним королівством, поки недавній генетичний аналіз не показав, що її слід розділити на багато королівств (рис.\(\PageIndex{4}\)). Як група протісти дуже різноманітні і включають одноклітинні, багатоклітинні, гетеротрофні та автотрофні організми. Термін «протист» використовувався як улов для будь-якого еукаріота, який не був ні твариною, ні рослиною, ні грибком. Приклади протистів включають макроводорості, такі як ламінарії та морські водорості, мікроводорості, такі як діатомові водорості та динофлагелати, та важливі хвороботворні мікроби, такі як плазмодій, паразит, що викликає малярію. На жаль, малярія вбиває сотні тисяч людей щороку.

Малюнок\(\PageIndex{4}\). Протисти варіюються від мікроскопічних, одноклітинних (а) *Acanthocystis turfacea* і (b) війчастого *тетрагімена* *термофіли* до величезних, багатоклітинних (c) ламінарій (Chromalveolata), які простягаються на сотні футів у підводних «лісах». ». (кредит а: модифікація роботи Ююдзі Цукіі; кредит b: модифікація роботи Річарда Робінсона, Публічна бібліотека науки; кредит c: модифікація роботи Кіпа Еванса, NOAA; дані шкали від Метта Рассела). *Цей твір* *OpenStax* *ліцензовано на умовах* *CC BY 4.0*.

Завдяки цьому побіжному та фундаментальному розумінню біологічного різноманіття ви тепер краще пристосовані до вивчення ролі біорізноманіття в біосфері та в економіці, здоров'ї та культурі людини. Кожна форма життя, навіть найменший мікроб, є захоплюючою і складною живою машиною. Ця складність означає, що ми, швидше за все, ніколи не зрозуміємо повністю кожен організм і безліч способів взаємодії між собою, з нами та з навколишнім середовищем. Таким чином, розумно цінувати біорізноманіття та вживати заходів щодо його збереження.

Автори та атрибуція

Цей твір Matthew R. Fisher ліцензовано на умовах CC BY 4.0.