text: Глутами́новая кислота́ (2-аминопентандио́вая кислота) — органическое соединение, алифатическая двухосновная аминокислота, входящая в состав белков всех известных живых организмов. В биохимической литературе вместо громоздкого полного названия часто используют более компактные конвенциональные обозначения: «глутамат», «Glu», «Глу» или «E». Вне научной литературы термин «глутамат» также часто употребляется для обозначения широко распространённой пищевой добавки глутамата натрия. В живых организмах остаток молекулы глутаминовой кислоты входит в состав белков, полипептидов, в некоторые низкомолекулярные вещества и присутствует в свободном виде. При биосинтезе белка включение остатка глутаминовой кислоты кодируется кодонами GAA и GAG. Глутаминовая кислота играет важную роль в метаболизме азотсодержащих биохимических веществ. Она также является нейромедиаторной аминокислотой, одной из важных представителей класса «возбуждающих аминокислот». Связывание глутаминовой кислоты со специфическими рецепторами нейронов приводит к их возбуждению. Глутаминовая кислота относится к группе заменимых аминокислот, в человеческом организме синтезируется. Соли и сложные эфиры глутаминовой кислоты называются глутаматы. История Впервые глутаминовую кислоту получил в чистом виде в 1866 г. немецкий химик Карл Генрих Риттгаузен при обработке клейковины пшеничной муки серной кислотой, описал её свойства и дал ей название, от латинского слова «gluten» — «клейковина» + «амин». Физико-химические свойства Глутаминовая кислота при нормальных условиях представляет собой белое кристаллическое вещество, плохо растворимое в воде, этаноле, нерастворимое в ацетоне и диэтиловом эфире.▼ Чрезмерное потребление глутамата в эксперименте на крысах приводило к подавлению синтеза белка и резкому снижению его концентрации в сыворотке крови. Глутамат как нейромедиатор Глутамат — ион глутаминовой кислоты — наиболее важный возбуждающий нейротрансмиттер в биохимических процессах в нервной системе позвоночных. В химических синапсах глутамат запасается в пресинаптических пузырьках (везикулах). Нервный импульс активирует высвобождение иона глутаминовой кислоты из пресинаптического нейрона. На постсинаптическом нейроне ион глутаминовой кислоты связывается с постсинаптическими рецепторами, такими, как, например, NMDA-рецепторы, и активирует их. Благодаря участию последних в синаптической пластичности ион глутаминовой кислоты участвует в таких функциях высшей нервной деятельности как обучение и память. Одна из форм приспособляемости синапсов, называемая долговременной потенциацией, имеет место в глутаматергических синапсах гиппокампа, неокортекса и в других частях головного мозга человека. Глутамат натрия участвует не только в классическом проведении нервного импульса от нейрона к нейрону, но и в объёмной нейротрансмиссии, когда сигнал передаётся в соседние синапсы путём кумулятивного эффекта глутамата натрия, высвобожденного в соседних синапсах (так называемая экстрасинаптическая или объёмная нейротрансмиссия) В дополнение к этому, глутамат играет важную роль в регуляции конусов роста и синаптогенеза в процессе развития головного мозга, как это было описано Марком Мэтсоном. Транспортёры глутамата натрия обнаружены на нейрональных мембранах и мембранах нейроглии. Они быстро удаляют глутамат из внеклеточного пространства. При повреждении мозга или заболеваниях они могут работать в противоположном направлении, вследствие чего глутамат натрия может накапливаться в межклеточном пространстве. Этот накопление приводит к поступлению большого количества ионов кальция в клетку через каналы NMDA-рецепторов, что, в свою очередь, вызывает повреждение и даже гибель клетки — это явление получило название эксайтотоксичности. Пути гибели клеток при этом включают: повреждение митохондрий избыточно высокой концентрацией внутриклеточных ионов кальция, Glu/Ca2+-опосредованной промоцией факторов транскрипции проапоптотических генов или снижением транскрипции антиапоптотических генов. Эксайтотоксичность, обусловленная повышенным высвобождением глутамата или его сниженным обратным захватом, возникает при ишемическом каскаде и ассоциирована с инсультом, а также наблюдается при таких заболеваниях, как боковой амиотрофический склероз, латиризм, аутизм, некоторые формы умственной отсталости, болезнь Альцгеймера. В противоположность этому, снижение высвобождения глутамата наблюдается при классической фенилкетонурии, приводящей к нарушению экспрессии глутаматных рецепторов Глутаминовая кислота участвует в биохимии эпилептического припадка. Естественная диффузия глутаминовой кислоты в нейроны вызывает спонтанную деполяризацию, и этот паттерн напоминает пароксизмальную деполяризацию во время судорог. Эти изменения в эпилептическом очаге приводят к открытию вольтаж-зависимых кальциевых каналов, что снова стимулирует выброс глутамата и дальнейшую деполяризацию. Роли глутаматной системы в настоящее время отводится большое место в патогенезе таких психических расстройств, как шизофрения и депрессия. Одной из наиболее активно изучаемых теорий этиопатогенеза шизофрении в настоящее время является гипотеза снижение функции NMDA-рецепторов: при применении антагонистов NMDA-рецепторов, таких, как фенциклидин, у здоровых добровольцев в эксперименте появляются симптомы шизофрении. В связи с этим предполагается, что снижение функции NMDA-рецепторов является одной из причин нарушений в дофаминергической передаче у больных шизофренией. Были также получены данные о том, что поражение NMDA-рецепторов иммунно-воспалительным механизмом («антиNMDA-рецепторный энцефалит») наблюдается как острая шизофрения. Глутаматные рецепторы Существуют ионотропные и метаботропные (mGLuR1-8) глутаматные рецепторы. Ионотропными рецепторами являются NMDA-рецепторы, AMPA-рецепторы и каинатные рецепторы. Эндогенные лиганды глутаматных рецепторов — глутаминовая кислота и аспарагиновая кислота. Для активации NMDA-рецепторов также необходим глицин. Блокаторами NMDA-рецепторов являются PCP, кетамин, и другие вещества. AMPA-рецепторы также блокируются CNQX, NBQX. Каиновая кислота является активатором каинатных рецепторов. «Круговорот» глутамата При наличии глюкозы в митохондриях нервных окончаний происходит дезаминирование глутамина до глутамата при помощи фермента глутаминазы. Также при аэробном окислении глюкозы глутамат обратимо синтезируется из альфа-кетоглутарата (образуется в цикле Кребса) при помощи аминотрансферазы. Синтезированный нейроном глутамат закачивается в везикулы. Этот процесс является протон-сопряжённым транспортом. В везикулу с помощью протон-зависимой АТФазы закачиваются ионы H+. При выходе протонов по градиенту в везикулу поступают молекулы глутамата при помощи везикулярного транспортёра глутамата (VGLUTs). Глутамат выводится в синаптическую щель, откуда поступает в астроциты, там трансаминируется до глутамина. Глутамин выводится снова в синаптическую щель и только тогда захватывается нейроном. По некоторым данным, глутамат напрямую путём обратного захвата не возвращается. Роль глутаминовой кислоты в кислотно-щелочном балансе Дезаминирование глутамина до глутамата при помощи фермента глутаминазы образует аммиак, который, в свою очередь, связывается со свободным ионом водорода и экскретируется в просвет почечного канальца, приводя к снижению ацидоза. При превращении глутамата в α-кетоглутарат также образуется аммиак. Далее α-кетоглутарат распадается на воду и углекислый газ. Последние, при помощи карбоангидразы через угольную кислоту, превращаются в свободный ион водорода и гидрокарбонат. Ион водорода экскретируется в просвет почечного канальца за счёт совместной транспортировки с ионом натрия, а бикарбонат натрия попадает в плазму крови. Глутаматергическая система В ЦНС находится порядка 106 глутаматергических нейронов. Тела нейронов лежат в коре головного мозга, обонятельной луковице, гиппокампе, чёрной субстанции, мозжечке. В спинном мозге — в первичных афферентах дорзальных корешков. В ГАМКергических нейронах глутамат является предшественником тормозного медиатора, гамма-аминомасляной кислоты, образующейся с помощью фермента глутаматдекарбоксилазы. Роль глутамата в старении Патологии, связанные с глутаматом Повышенное содержание глутамата в синапсах между нейронами может перевозбудить и даже убить эти клетки, что в эксперименте приводит к заболеванию, клинически сходному с боковым амиотрофическим склерозом. Установлено, что для воспрепятствования глутаматной интоксикации нейронов глиальные клетки астроциты поглощают избыток глутамата. Он транспортируется в эти клетки с помощью транспортного белка GLT1, который присутствует в клеточной мембране астроцитов. Будучи поглощённым клетками астроглии, глутамат больше не приводит к повреждению нейронов. Содержание глутамата в природе Глутаминовая кислота относится к условно незаменимым аминокислотам. Глутамат в норме синтезируется организмом. Присутствие в пище свободного глутамата придаёт ей так называемый «мясной» вкус, для чего глутамат используют как усилитель вкуса. Содержание натуральных глутаматов в пищевых продуктах: Промышленное получение В промышленности глутаминовую кислоту получают, используя штаммы культурных микроорганизмов. В воде вещество растворяется плохо. Поэтому в пищевой промышленности используют хорошо растворимую соль глутаминовой кислоты — глутамат натрия. Применение Фармакологический препарат глутаминовой кислоты оказывает умеренное психостимулирующее, возбуждающее и отчасти ноотропное действие. Глутаминовая кислота (пищевая добавка E620) и её соли (глутамат натрия Е621, глутамат калия Е622, диглутамат кальция Е623, глутамат аммония Е624, глутамат магния Е625) используются как усилитель вкуса во многих пищевых продуктах. Глутаминовую кислоту и её соли добавляют в полуфабрикаты, различные продукты быстрого приготовления, кулинарные изделия, концентраты бульонов. Она придаёт пище приятный мясной вкус. В медицине применение глутаминовой кислоты оказывает незначительное психостимулирующее, возбуждающее и ноотропное действие, что используют в лечении ряда заболеваний нервной системы. В середине 20 века врачи рекомендовали применение глутаминовой кислоты внутрь в случае мышечно-дистрофических заболеваний. Также её назначали спортсменам с целью увеличения мышечной массы. Глутаминовая кислота используется в качестве хирального строительного блока в органическом синтезе, в частности, дегидратация глутаминовой кислоты приводит к её лактаму ― пироглутаминовой кислоте (5-оксопролину), которая является ключевым предшественником в синтезах неприродных аминокислот, гетероциклических соединений, биологически активных соединений и т. д.. Примечания См. также Аминокислоты Ссылки Диффузная внесинаптическая нейропередача посредством глутамата и ГАМК . USDA.Glutamic acid Аминокислоты Усилители вкуса и аромата Соединения азота по алфавиту


source: wikipedia

text: Изолейцин (сокращённо Ile или I; 2-амино-3-метилпентановая кислота) — алифатическая α-аминокислота, имеющая химическую формулу HO2CCH(NH2)CH(CH3)CH2CH3 и входящая в состав всех природных белков. Является незаменимой аминокислотой, что означает, что изолейцин не может синтезироваться в организме человека и должен поступать в него с пищей. Участвует в энергетическом обмене. При недостаточности ферментов, катализирующих декарбоксилирование изолейцина, возникает кетоацидоз. Кодоны изолейцина: AUU, AUC и AUA. Вместе с валином и лейцином входит в число аминокислот с разветвлёнными боковыми цепями. Обладая углеводородной боковой цепью, изолейцин относится к числу гидрофобных аминокислот. Характерной особенностью боковой цепи изолейцина является её хиральность (второй такой аминокислотой является треонин). Для изолейцина возможно четыре стереоизомера, включая два возможных диастереоизомера L-изолейцина. В природе, однако, изолейцин присутствует лишь в одной энантиомерной форме — (2S,3S)-2-амино-3-метилпентановая кислота. Аминокислота была открыта немецким химиком и биохимиком Феликсом Эрлихом в 1906 году. Биосинтез Как и другие незаменимые аминокислоты, изолейцин не синтезируется в организмах животных, и должен поступать извне, обычно в составе белков. В растениях и микроорганизмах изолейцин синтезируется посредством нескольких стадий, начиная от пировиноградной кислоты и α-кетобутирата; процесс катализируется рядом ферментов, среди которых треониндезаминаза. Синтез Изолейцин может быть синтезирован по многостадийной схеме, начиная с 2-бромбутана и диэтилмалоната. О получении изолейцина синтетическим путём впервые было сообщено в 1905. Применение Изолейцин активирует синтез мышечного белка по механизму mTOR. В свете этого фактора используется в косметологии для регенерации старой кожи. Повышенная потребность в изолейцине наблюдается у грудных детей. Также потребность увеличивается после потери крови, ожогов, растяжении и прочих процессов, сопровождаемых регенерацией тканей. Изолейцин – основной строительный материал для кетоновых тел и глюкозы. Таким образом, аминокислота регулирует уровень сахара в крови. Также изолейцин участвует в процессе синтеза гемоглобина. Вместе с тем изолейцин защищает организм от чрезмерной выработки серотонина. Примечания Аминокислоты Соединения азота по алфавиту


text: Лейцин (сокр. Leu или L; 2-амино-4-метилпентановая кислота; от — «белый») — алифатическая аминокислота с химической формулой HO2CCH(NH2)CH2CH(CH3)2. Имеет в своей структуре один хиральный центр и может существовать в виде D- или L-оптических изомера, а также в виде рацемата (смеси равных количеств D- и L-изомера). В живых организмах встречается в виде L-изомера. При повышении уровня эстрона в организме способствует его уменьшению. Физические свойства Бесцветный порошок с температурой плавления 293°C (чистый D- или L-изомеры) и 332°C (D,L рацемат). Ограниченно растворим в воде, плохо - в этаноле, хорошо - в растворах щелочей и кислот, не растворим в диэтиловом эфире. pKa(COOH)=2,36, pKa(NH3+)=9,6. Изоэлектрическая точка pI=6,04. Удельное вращение [α]D L-лейцина в воде при 25°С составляет 14,4. Получение Впервые выделен из мышечного волокна и шерсти в 1820 году А. Браконно. Впервые синтезирован взаимодействием 2-бром-4-метилпентановой кислоты с аммиаком в 1904 году Э. Фишером. Воздействие на здоровье Положительное Поддержание массы скелетных мышц зависит от динамического равновесия (потери натощак — приросты) в белковом обмене. Из всех питательных веществ единственная аминокислота лейцин обладает наиболее выраженными анаболическими характеристиками, выступая в качестве триггерного элемента для инициации синтеза белка. Было обнаружено, что в качестве пищевой добавки лейцин замедляет деградацию мышечной ткани за счёт увеличения синтеза мышечных белков у старых крыс. Однако результаты сравнительных исследований противоречивы. Длительный прием лейцина не увеличивает мышечную массу или силу у здоровых пожилых мужчин. И L-лейцин, и D-лейцин защищали мышей от эпилептических припадков. D-лейцин также прекращал судороги у мышей после начала судорожной активности. Отрицательные Снижение потребления L-лейцина с пищей уменьшало ожирение у мышей. Токсичность лейцина, наблюдаемая при лейцинозе, вызывает делирий и неврологические нарушения и может быть опасен для жизни. Высокое потребление лейцина может вызвать или усугубить симптомы пеллагры у людей с низким уровнем ниацина, поскольку он препятствует превращению L-триптофана в ниацин. Лейцин в дозе, превышающей 500 мг/кг/сут, сопровождался гипераммониемией. Природное значение Незаменимая аминокислота, то есть она в организме человека, как и в организмах животных, не синтезируется. Лейцин синтезируется растениями и микроорганизмами из пировиноградной кислоты. Его кодоны: UUA, UUG, CUU, CUC, CUA и CUG. Лейцин входит в состав природных белков, применяется для лечения болезней печени, анемий и других заболеваний. В среднем суточная потребность организма в лейцине для здорового человека составляет 4-6 грамм. Входит в состав многих БАД. L-лейцин - пищевая добавка E641 классифицируется как усилитель вкуса. Медицинское применение Применяется при заболеваниях печени, анемии, токсикозах, невритах, мышечной дистрофии, полиомелите, синдроме Менкеса. Используется в составе парентерального питания. Дополнительный приём вместе с другими разветвлёнными аминокислотами показан при обширных и множественных травмах. Показан больным фенилкетонурией. Используется как противошоковое средство. В комплексной терапии алкоголизма и наркотической зависимости лейцин показан для замещения собственного дефицита. Суточная потребность 4,0—6,0 грамм. Симптомы дефицита Дефицит может развиться у строгих вегетарианцев и вегетарианцев без адекватных источников белка. При такой диете может наблюдаться гипогликемия, головокружение, усталость, головные боли, раздражительность. При недостатке лейцина создаются условия для формирования анемии и увеличения отложения кальция в костную ткань. У алкоголиков и наркоманов дефицит развивается как следствие общей белковой недостаточности. Симптомы избытка При некоторых болезнях может увеличиваться концентрация свободного лейцина: острая атрофия печени, тиф, оспа, острое малокровие, отравление фосфором. Избыток лейцина может увеличить концентрацию аммиака в крови. Чрезмерное потребление может вызвать состояние пеллагры. Примечания Литература Аминокислоты Соединения азота по алфавиту Усилители вкуса и аромата


text: Лизи́н (2,6-диаминогексановая кислота, ) — алифатическая аминокислота с выраженными свойствами основания. Как и другие алифатические аминокислоты, лизин в организме человека не синтезируется и является незаменимой аминокислотой. Химическая формула: C6H14N2O2. В ДНК кодируется последовательностями AAA и AAG. Входит в состав белков. Биосинтез Подобно другим незаменимым аминокислотам, лизин в животных организмах не синтезируется и должен поступать с пищей в составе растительных белков. Растениями и бактериями лизин синтезируется из аспартата. Промышленный синтез С 1960-х лизин синтезировался из сахара и сои ферментацией, в 2010 году мировое производство составило 700 тыс. тонн. Позже разрабатывались технологические процессы на базе метанола. В Советском Союзе разработками технологий производства лизина занимались в Институте микробиологии и вирусологии им.А.Кирхенштейна под руководством академика Латвийской академии наук Риты Александровны Кукайн и член-корреспондент АН Латвийской ССР Мартина Екабовича Бекера. В лаборатории "Биотехнологии" Улдиса Виестурса была разработана технология промышленного синтеза лизина для животноводства, которая была внедрена на Ливанском опытном биохимическом заводе, строительство которого началось в 1965 году. Многие технологические наработки лаборатории "Биотехнологии" были внедрены на других биохимических заводах Советского Союза, в частности, на Трипольском БХЗ под Киевом, производительностью 10 тыс. т в год (конец 80-х). Методами современной селекции латвийские учёные вывели высокопродуктивные штаммы бактерий-мутантов Brevibacterium flavum, накапливающих до 80 граммов лизина на литр питательной среды. В свое время это был наивысший показатель в мировой практике, который превышал предыдущий рекорд, 60 граммов с одного литра питательной среды, принадлежавший японцам. Метаболизм У млекопитающих лизин метаболизируется в ацетилкофермент А трансаминированием с α-кетоглутаровой кислотой. Бактерии разлагают лизин в кадаверин декарбоксилированием. Производное лизина — аллизин — используется клетками в синтезе эластина и коллагена с помощью фермента лизилоксидаза. Диетологические рекомендации Суточная потребность в лизине: В БАД используют гидрохлорид лизина, массовая доля лизина в нём 80,03 % Медицинское значение В статье 1978 года утверждалось, что эта аминокислота оказывает противовирусное действие, особенно в отношении вируса, вызывающего герпес. Позже корректно поставленные исследования на людях и животных показали, что лизин не эффективен при лечении герпеса. Однако, несмотря на то, что исследования на людях были проведены корректно, в них участвовал всего 21 пациент, а доза принимаемого лизина была ниже 29 % от адекватного уровня потребления. Исследования, проведённые на животных, показали, что недостаток лизина вызывает иммунодефицитные состояния. Лизин понижает уровень триглицеридов в сыворотке крови. Лизин в сочетании с пролином и витамином С предупреждает образование липопротеинов, вызывающих закупорку артерий. Дефицит лизина неблагоприятно сказывается на синтезе белка, что приводит к утомляемости, усталости и слабости, плохому аппетиту, замедлению роста и снижению массы тела, неспособности к концентрации, раздражительности, кровоизлияниям в глазное яблоко, потере волос, анемии и проблемам в репродуктивной сфере. Считается, что лизин увеличивает выработку гормона роста, но научного подтверждения этому нет, известно только, что выработку гормона роста увеличивает комплекс аминокислот, сравнение эффекта от коктейля аминокислот с лизином и без него не проводились. Большие дозы лизина улучшают усвоение кальция. Применение У людей используется в качестве БАД, эффективен при занятиях спортом и фитнесом (физкультурой), поскольку используется в биосинтезе мышечного белка. Синтетический лизин применяют для обогащения кормов животных. Пищевые источники Хорошими источниками лизина являются яйца, мясо (особенно красное мясо, баранина, свинина и птица), соя, фасоль, горох, сыр (особенно пармезан), некоторые виды рыбы (такие как треска и сардина), моллюски. В большинстве злаков низкое содержание лизина, однако содержание лизина очень высоко в бобовых. Гречка, относящаяся к псевдозерновым, так же содержит относительно большое количество лизина (460 мг/100г). Примечания Аминокислоты Соединения азота по алфавиту


text: Метионин — алифатическая серосодержащая α-аминокислота, бесцветные кристаллы со специфическим неприятным запахом, растворимые в воде, входит в число незаменимых аминокислот. Содержится во многих белках и пептидах (метионин-энкефалин, метионин-окситоцин). Значительное количество метионина содержится в казеине. Метионин также служит в организме донором метильных групп (в составе S-аденозил-метионина) при биосинтезе холина, адреналина и др., а также источником серы при биосинтезе цистеина. Свойства и синтез Метионин по своим свойствам является типичной алифатической аминокислотой, метилсульфидный фрагмент при восстановлении красным фосфором в йодистоводородной кислоте деметилируется с образованием гомоцистеина; в мягких условиях окисляется до метионинсульфоксида, под действием перекиси водорода, хлорной кислоты и других сильных окислителей — до соответствующего сульфона. Первоначально в промышленности метионин выделяли из гидролизатов казеина, однако в настоящее время метионин получают синтетически. Промышленный синтез DL-метионина осуществляют исходя из акролеина. На первой стадии присоединением метилмеркаптана к акролеину синтезируют 3-метилтиопропионовый альдегид: который далее используется в качестве карбонильного компонента синтеза Штреккера: Роль в питании Метионин является незаменимой аминокислотой, то есть не синтезируется в организме человека. Содержится в следующих продуктах питания: Метионин используется в качестве аминокислотной добавки к кормам в птицеводстве и скотоводстве. У пожилых людей отмечена связь между сниженным потреблением метионина и продолжительностью жизни. Предположительный механизм эффекта связан с избыточным синтезом белков клетками стареющего организма, который замедляется при недостатке метионина. Метаболические заболевания Распад метионина нарушается при следующих заболеваниях обмена веществ: Комбинированная малоновая и метилмалоновая ацидурия (KMAMMA) Гомоцистинурия Метилмалоновая ацидемия Пропионовая ацидемия Метионин и его производные в фармакологии Фармакологический препарат метионина оказывает некоторое липотропное действие, повышает синтез холина, лецитина и других фосфолипидов, в некоторой степени способствует снижению содержания холестерина в крови и улучшению соотношения фосфолипиды/холестерин, уменьшению отложения нейтрального жира в печени и улучшению функции печени, может оказывать умеренное антидепрессивное действие (по-видимому, за счёт влияния на биосинтез адреналина). S-аденозил-метионин (Адеметионин, SAMe, гептрал, гептор) оказывает более сильное положительное действие на функцию печени и более выраженное антидепрессивное действие, чем метионин. В фармакологии используется как стимулятор регенерации печени, антифибротик, антихолестатик, антидепрессант. В эксперименте показана антифибротическая (противорубцовая) активность адеметионина. Метил-метионин-сульфоний (в фармакологии известен как «метиосульфония хлорид»), иногда условно называемый «витамином U» (от лат. ulcus — язва), обладает выраженным цитопротективным действием на слизистую желудка и двенадцатиперстной кишки, способствует заживлению язвенных и эрозивных поражений слизистой желудка и двенадцатиперстной кишки. Метионин в радиологии Метионин, меченый радиоактивным изотопом ^14C, обладает свойством избирательно накапливаться в опухолевой ткани. Это позволяет использовать его в качестве радиофармпрепарата при онкологических исследованиях головного мозга. Примечания Аминокислоты Органические сульфиды Лекарственные средства по алфавиту Соединения азота по алфавиту Серосодержащие кислоты


text: Персона́льный компью́тер, ПК (), ПЭВМ (персональная электронно-вычислительная машина) — однопользовательская (предназначенная для использования одним пользователем) ЭВМ, имеющая эксплуатационные характеристики бытового прибора и универсальные функциональные возможности. ПК может быть как стационарным (чаще всего настольным), так и портативным (ноутбук, планшет). Согласно ГОСТ 27201-87, ПК применяются как средства массовой автоматизации (в основном для создания на их основе автоматизированных рабочих мест) в социальной и производственных сферах деятельности для различных областей народного хозяйства и предназначенные для пользователей, не обладающих специальными знаниями в области вычислительной техники и программирования. Изначально компьютер был создан как вычислительная машина, но ПК также используется в других целях — как средство доступа в информационные сети, платформа для мультимедиа и компьютерных игр (игровой ПК). Также используется как персональная рабочая станция. Терминология Первое использование термина «персональный компьютер» относилось к компьютеру Programma 101 (1964) итальянской фирмы Olivetti. Впоследствии этот термин был перенесён на другие компьютеры. Фирма IBM включила аббревиатуру «персональный компьютер» () в название своего изделия и, с распространением ЭВМ, имеющих архитектуру IBM PC в начале 1980-х годов, персональным компьютером стали называть любую ЭВМ, имеющую архитектуру IBM PC. С появлением таких процессоров, как Intel, AMD, Cyrix (ныне VIA) название стало иметь более широкую трактовку. При монополии Microsoft Windows аббревиатура «» стала использоваться в описании драйверов, и рекламе видеоигр и ОС в значении «Microsoft Windows на IBM PC-совместимом компьютере» (ср. Wintel). В Советском Союзе вычислительные машины, предназначенные для персонального использования, носили официальное название «персональные электронные вычислительные машины» (ПЭВМ). В терминологии, принятой в российских стандартах, это словосочетание и сегодня указывается вместо используемого де-факто названия «персональный компьютер». Основные функции Офисные приложения (напр., рабочая станция); Мультимедиа; Выход в Интернет. Домашний компьютер Предназначался для применения в быту/обучения. (устаревшее) Офисный компьютер ПК ограниченной производительности, в основном для работы с офисным пакетом / электронной почтой / бухгалтерией (желательно малошумящий). см. Офисная техника, Спецификация PC99, Охрана труда за компьютером Игровой компьютер Предназначен в основном для компьютерных игр. Более универсальная альтернатива игровой приставке. История Централизованные вычисления До появления первых персональных компьютеров приобретение и эксплуатация компьютеров были очень дорогостоящими, что исключало владение ими частными лицами. Компьютеры можно было найти в больших корпорациях, университетах, исследовательских центрах, государственных (в том числе военных) учреждениях. Появление микропроцессоров Решающую роль в появлении персональных компьютеров сыграло изобретение в 1971 году микропроцессора, который мог воспроизводить в одной микросхеме все функции процессора большой ЭВМ того времени. Первый был создан сотрудниками компании Intel. В 1974 году фирма Intel выпустила микропроцессор i8080, ставший первым по-настоящему популярным. Конструкторы и самодельные компьютеры Создание персональных компьютеров стало возможным в 1970-х годах, когда любители стали собирать свои собственные компьютеры иногда лишь для того, чтобы в принципе иметь возможность похвастаться таким необычным предметом. Ранние персональные компьютеры почти не имели практического применения и распространялись очень медленно. Родившись в качестве жаргонизма, синонима названия микрокомпьютер, наименование персональный компьютер постепенно меняло своё значение. Так, первое поколение персональных компьютеров можно было приобрести только в виде комплекта деталей (машинокомплекта), а иногда даже просто обыкновенной инструкции для сборки. Сама сборка, программирование и наладка системы требовали определённого опыта, навыка работы с машинными кодами или языком ассемблера. Чуть позднее, когда подобные устройства стали привычны и начали продаваться готовыми, вместе с некоторым набором адаптированных программ, в обиход вошло название домашний компьютер. В 1975 году появился компьютер Альтаир 8800, родоначальник линии персональных компьютеров, основанных на шине S-100. Эти компьютеры, производимые разными фирмами и как готовые системы, и как наборы для сборки, основывались в основном на процессорах линии i8080 (i8085, z80), хотя благодаря особенностям архитектуры в такой компьютер можно было вставить карту с практически любым процессором тех лет. Многие из них работали с операционной системой CP/M. Поздние машины линии, такие например как Z-100, использовали i8086 и были ограниченно совместимы иногда даже превосходя в производительности и возможностях. К 1985 году архитектура полностью вышла из употребления. Первые фирменные домашние ПК C 1973 года было выпущено как исследовательский прототип несколько тысяч Xerox Alto — первый персональный компьютер с графическим интерфейсом и метафорой рабочего стола. В 1976 году появился компьютер Apple I. В 1977 году появились первые массовые персональные компьютеры: Apple II корпорации Apple Computer, TRS-80 компании Tandy и Commodore PET компании Commodore, что явилось предвестником бума всеобщей компьютеризации населения. В мае 1981 года в НИИ ТТ на основе К1801ВЕ1 разработана ЭВМ индивидуального пользования «Электроника НЦ-8010». Это был первый в СССР прототип персонального компьютера, причём построенный полностью на отечественных микросхемах с отечественной архитектурой, программно совместимый с отечественным семейством микро-ЭВМ «Электроника НЦ». В августе 1981 года IBM выпустила компьютерную систему IBM PC (фирменный номер модели IBM 5150). Полугодичный план его продаж был выполнен за месяц. Его популярность была обусловлена его открытой архитектурой, что позволяло сторонним фирмам осуществлять его ремонт, обслуживание, а также производство периферийных устройств. К 1988 году было произведено 25 миллионов IBM-совместимых ПК, но из них лишь немногим более 15 миллионов — самой IBM. В 1983 году Apple выпустила Apple Lisa, первый персональный компьютер, использующий мышь и имевший интуитивный графический интерфейс (GUI). В январе 1983 года журнал Time назвал персональный компьютер «Машиной года». По прогнозам журнала, к концу XX века во всём мире должно было быть 80 миллионов ПК. Но, как оказалось, авторы прогноза ошиблись почти вдвое: к 2000 году в мире было 140 миллионов персональных компьютеров. Macintosh В январе 1983 года был представлен публике первый (в свободной продаже) персональный компьютер с графическим пользовательским интерфейсом (GUI), Apple Lisa, однако из-за высокой цены и некоторых других особенностей успех машины был ограничен. Год спустя, в январе 1984 года начались продажи Apple Macintosh, ставшего первым по-настоящему массовым IBM PC доминировали в сфере конторских компьютеров, здесь их продажи были несравнимо большие вплоть до 1995 года. Windows и конфликт с Apple Графический интерфейс Windows был разработан, как и Mac OS, под сильным влиянием разработок GUI в PARC. Но позже, из-за чего с 1994 года Microsoft Apple Computer Inc. Дополнительным мотивом стали «феноменально успешный Start» Windows 95 и финансовые провалы Apple середины 90-х. В 1997 году конфликт был урегулирован внесудебно: Билл Гейтс инвестировал в Apple, а Apple отозвали обвинения в адрес Microsoft. Появление Microsoft Windows добавило PC-совместимым компьютерам интерфейсных возможностей, которые ранее существовали на Macintosh и UNIX-ПК с X Window, сохраняя собственные достоинства командной строки и многозадачности (правда доступность командной строки полностью сохранялась и с X Window). Ныне возможности мультимедиа доступны в каждом доме и на любой программно-аппаратной платформе. Linux GNU/Linux появилась с объединением ПО проекта GNU и других проектов с появившимся в 1991 году ядром Linux, в первую очередь как альтернатива BSD Unix и ряду проприетарных Unix-систем. Однако GNU изначально разрабатывалась в том числе и для использования на персональных компьютерах. В результате, например, многие университетские учреждения, использовавшие стали переходить на GNU/Linux. Сказалось то, что сохраняя достоинства BSD Unix (в частности открытость исходных кодов), Linux лучше работала на ПК и, как и любая Unix-подобная ОС, поддерживала GUI — в то время X Window. Отсутствие в то время адекватной поддержки аппаратуры, мультимедиа, высокие требования к квалификации пользователя, малое количество и сравнительная примитивность игр мешали Linux распространиться в среде обычных домашних ПК, где безраздельно господствовали Mac и Windows. Однако уже во второй половине 1990-х годов ситуация меняется — во всё большем количестве появляются всё более удачные и функциональные открытые игры (как портированные из других ОС, так и написанные изначально для Линукс), мультимедиа-программы, офисные пакеты, аудио- и видеоредакторы и аудио- и видеоплееры, средства обработки изображений, редакторы, утилиты и пр. Для Linux, решены (за редкими исключениями) проблемы поддержки компьютерной аппаратуры и периферии для домашних ПК. В настоящее время Linux является рекордсменом среди по количеству созданных для неё разнообразных программ. Ныне Linux эффективно поддерживает также профессиональную компьютерную аппаратуру, в том числе профессиональные видеоадаптеры и другое профессиональное мультимедиа-оборудование. Подавляющее большинство созданных для Linux программ бесплатны и открыты (исключениями являются лишь Linux-версии ряда проприетарных профессиональных программ (Maya, CATIA, NX, Autodesk 3ds Max (начиная с выпуска 2013) и некоторые др.) и проприетарных игр (например Doom III)). Благодаря возможности запускать Linux-дистрибутив с LiveCD, не устанавливая его на жёсткий диск ПК и не удаляя уже имеющуюся на нём ОС (например, другой Linux-дистрибутив или Windows/Mac OS), стало возможным опробовать LiveCD-Linux-дистрибутив прежде, чем решиться установить его. Многие LiveCD-сборки Linux поддерживают широкий спектр компьютерной аппаратуры и содержат богатый набор прикладных программ. К примеру, можно смотреть видео, слушать музыку, работать в Internet, обрабатывать любые офисные документы (тексты, презентации, таблицы и др.) и даже играть в игры, запустив Linux c LiveCD. Один компьютер — один хозяин Как правило, единичный персональный компьютер в течение единичного сеанса работы используется только одним пользователем. То есть, например, несколько пользователей (например, в семье) могут пользоваться одним ПК только по очереди, — то есть в режиме разделения компьютерного времени. В соответствии со своим назначением, ПК обеспечивает работу наиболее часто используемого прикладного ПО, и в частности: текстовых процессоров, веб-браузеров, почтовых программ, мессенджеров, мультимедиа-программ, компьютерных игр, графических программ, сред разработки программного обеспечения и т. п. Для упрощения взаимодействия с людьми подобные программы оснащаются удобным графическим интерфейсом. Продажи во всём мире По данным аналитической компании IDC, в 2005 году мировые поставки персональных компьютеров составили 202,7 млн штук (рост на 15,8 % по сравнению с 2004 годом). В 2007 году, по данным IDC, продажи персональных компьютеров в мире составили 269 млн штук (рост по сравнению с предыдущим годом на 14,3 %). Лидером по продажам ПК стала компания Hewlett-Packard (около 18,2 % всех поставок). В 2008 году продажи персональных компьютеров в мире составили 291 млн штук. В 2009 году мировые поставки персональных компьютеров составили 308,3 млн штук. По данным Gartner, во втором квартале 2013 года продано 76 млн ПК, на 10,9 % меньше, чем во втором квартале 2012 года. Уменьшение объёма продаж ПК в мире продолжается уже несколько кварталов и является наиболее долгим в истории, это связывают с растущей популярностью недорогих tablet computer. По данным аналитической компании IDC на январь 2016, продажи домашних PC в 2015-м упали до рекордно низкой отметки с 2007 года. В 2015-м в магазины по всему миру было отгружено 276 миллионов PC, что на 10,4 процента меньше по сравнению с 2014 годом. Советские и российские ПЭВМ В СССР персональные электронно-вычислительные машины (ПЭВМ) начали разрабатывать в 70-х годах. В этой сфере были серьёзные достижения: например, первый в мире 16-разрядный бытовой компьютер «Электроника НЦ-8010» разработан в зеленоградском НИИ Точной технологии (НИИТТ, ныне АО «Ангстрем»), гл. конструктор В. Л. Дшхунян. Этот компьютер был создан на основе оригинальной 16-разрядной однокристальной микро-ЭВМ «Электроника НЦ-80Т» (БИС К1801ВЕ1) с оригинальной архитектурой и системой команд «Электроника НЦ», с тактовой частотой 8 МГц. После нескольких модификаций бытовой компьютер, но уже с PDP-11-совместимой архитектурой в 1983 году разработан под названием «Электроника БК-0010», освоен в производстве заводом «Экситон» (г. Павловский Посад Московской обл.) Гл. конструктор от НИИТТ — А. Н. Полосин, гл. конструктор от завода «Экситон» — С. М. Косенков. Это был первый в мире промышленный 16-разрядный бытовой компьютер. Многие зарубежные домашние компьютеры тех лет выпускались на основе 8-разрядных микропроцессоров типов Zilog Z80 и MOS Technology 6502 и их аналогов с тактовой частотой 1-4 МГц. В 80-е годы были созданы и запущены в производство такие персональные компьютеры, как: «АГАТ», БК-0010, «Корвет», «Электроника МС 0511» (УКНЦ), «Электроника МС0585», «Вектор-06Ц», ПК8000, «Львов ПК-01» и многие другие. В начале 90-х годов развернулось массовое производство десятков отечественных моделей, совместимых с ZX Spectrum, которые в первой половине 90-х стали основным стандартом домашних ПК в России и других бывших республиках СССР. С середины-конца 80-х выпускались также компьютеры ЕС ПЭВМ, «Поиск», «Ассистент» и другие, совместимые с IBM PC. Кроме цифровых персональных компьютеров выпускались также аналоговые персональные компьютеры для специальных применений. В Российской Федерации производится преимущественно сборка персональных компьютеров из импортных компонентов: производители — RoverComputers, ранее Квант, КМ, и другие. Процессоры и другие электронные компоненты производятся для военных и других особых государственных нужд, хотя и в этом случае значительную долю составляет импорт. Персональные компьютеры и смартфоны, продаваемые под собственными марками известных российских торговых сетей, изготавливаются за рубежом, включая сборку. Стационарные ПК Первые персональные компьютеры (как и любые первые компьютеры вообще) не предназначались для переноски. То есть первые ПК были стационарными. Они состояли из отдельных конструктивно завершённых частей-модулей, как например системного блока, монитора и клавиатуры, соединённых интерфейсными кабелями с системным блоком. Это пример раздельной схемы построения ПК. Но в настоящее время также широкое распространение получили ПК-моноблоки, в которых системный блок, монитор и, нередко, другие устройства (клавиатура, тачпад или трекбол, звуковая подсистема, веб-камера, микрофон) конструктивно объединены в одно устройство. Раздельная схема Раздельная схема — в противоположность моноблочной — предполагает, что ПК состоит из системного блока и разнообразных внешних, то есть конструктивно самостоятельных подключаемых к системному блоку извне через стандартные интерфейсы (например: USB, D-Sub, DVI, FireWire, HDMI, Thunderbolt), устройств (в частности: мониторы, клавиатура, трекбол, манипулятор «мышь», микрофоны, акустические системы, веб-камеры, принтеры, документ-камера, проектор, сканеры изображений, сканеры штрих-кодов, МФУ, различные внешние модемы, игровые устройства, к которым относятся геймпады, джойстики, компьютерные рули (для автосимуляторов, в том числе гоночных) и устройства, имитирующие бортовое оборудование самолётов (для авиасимуляторов)). Исторически такая схема ПК была самой первой. Она же до сих пор остаётся самой распространённой схемой стационарных ПК. Например, большинство профессиональных рабочих станций строятся по такой схеме. Главное достоинство раздельной схемы — сравнительно лёгкая масштабируемость. То есть в любой момент можно без особых затруднений заменить любой из компонентов ПК (например, монитор). Но обратная сторона медали — наименьшая транспортабельность и сравнительная громоздкость такого ПК. Естественно раздельная схема применяется тогда когда главное требование к ПК — лёгкость и простота масштабирования. Функциональным ядром в раздельной схеме стационарного ПК естественно является системный блок. Наиболее распространены два вида конструктивной компоновки системного блока: desktop — горизонтальная конструктивная компоновка системного блока, с возможностью размещения монитора на таком системном блоке; tower — «башенный» системный блок в вертикальной конструктивной компоновке. Но также становятся популярными и ПК на базе стоечных («рековых») системных блоков. Десктоп Десктоп («настольный компьютер» в буквальном смысле слова) — стационарный компьютер, имеющий такой форм-фактор, что его удобнее располагать на столе (отсюда и применение термина «десктоп», от — «рабочая поверхность (письменного стола)») дома или в офисе. Раньше системные блоки такого типа обычно были широкими и места на них было достаточно для размещения на нём ЭЛТ-монитора. Десктопы в основном выпускаются крупными brand-name-компаниями. Многими фирмами выпускаются тонкие десктопы — слим-десктопы (slim-desktop). Естественно, тонкий десктоп эргономичнее чем классический «толстый» десктоп, так как почти не влияет на высоту установки размещаемого на нём монитора. К тому же современные ЖК-мониторы сравнительно легки и значительно снижают требования к десктопам по части веса, который они могут выдерживать без вреда для себя. Tower «Башенный» системный блок — системный блок типа Tower («башня») — высокий, но вместе с тем занимает на столе мало места и стоит слева или справа от монитора. Кроме того, установленный на стол монитор, находится ниже и не заставляет пользователя задирать голову. Разумеется, если стул допускает регулировку по высоте, проблемы нет. Однако так бывает не всегда. (Ныне окончательно проблему удобной регулировки по высоте (вкупе с регулировкой по высоте стула) решают ЖК-мониторы, с регулируемым по высоте креплением на штативе. Причём штатив может быть и встроенным в стол.) Из-за уменьшения размеров и массы комплектующих также стало возможно уменьшение и размеров самих «башенных» системных блоков. В результате сначала появились системные блоки mini-tower. Появившись, mini-tower («минибашня») стали самыми распространёнными настольными системными блоками, так как: занимали мало место на столе, — могли устанавливаться сбоку от монитора; сравнительно дёшевы в производстве, — «минибашням» (да и «башням» вообще) не требуется усиленная конструкция, способная выдерживать вес монитора (особенно ЭЛТ-монитора). Со второй половины 1990-х многие детали компьютеров вновь стали увеличиваться в габаритах, и Мini-tower со временем стал для них слишком тесным. В результате ныне самый массовый настольный системный блок — middle-tower. С другой же стороны в большинстве современных компьютерных столов под столешницей оборудовано место для установки системного блока, вследствие чего системный блок не нужно ставить на столешницу стола. Однако в сегменте сравнительно маломощных ПК (там, где не требуется большая вычислительная мощность) миниатюризация деталей продолжилась и вкупе с конструктивной перекомпоновкой системного блока породила slim-tower («тонкая башня»). «Тонкая башня» ныне является наиболее распространённым компактным системным блоком башенного типа. К тому же современные «тонкие башни» и по высоте ниже «минибашен». Моноблок Конструктивная схема стационарного ПК, в которой системный блок, монитор и, в настоящее время, микрофон, громкоговорители, веб-камера конструктивно объединены в одно устройство — моноблок. ПК-моноблок эргономичнее (занимает минимум пространства) и более привлекателен с эстетической точки зрения. Также моноблочный ПК более транспортабелен, чем стационарный ПК, построенный по раздельной схеме. С другой стороны, моноблочный ПК сложнее масштабировать и, в том числе, затруднены самостоятельные техническая модернизация и обслуживание. Например, если у моноблока сломается микрофон, то заменить его на исправный нередко возможно только в сервис-центре. Мобильные (носимые) ПК Ноутбуки Компактные компьютеры, содержащие все необходимые компоненты (в том числе монитор) в одном небольшом корпусе, как правило, складывающемся в виде книжки (отсюда и самое распространённое название данного класса ПК). Приспособлены для работы в дороге, на небольшом свободном пространстве. Для достижения малых размеров в них применяются специальные технологии: специально разработанные специализированные микросхемы (ASIC), ОЗУ и жёсткие диски уменьшенных габаритов, компактная клавиатура, часто не содержащая цифрового поля, внешние блоки питания, минимум интерфейсных гнёзд для подключения внешних устройств. Как правило, содержат развитые средства подключения к проводным и беспроводным сетям, встроенное мультимедийное оборудование (динамики, часто, также, микрофон и веб-камеру). В последнее время вычислительная мощность и функциональность ноутбуков не сильно уступают стационарным ПК, а иногда и превосходит их. Очень компактные модели не оснащаются встроенным CD/DVD-дисководом. (Но к любому ноутбуку всегда можно подключить внешний оптический дисковод.) Подключая к ноутбуку внешние клавиатуру, мышь, монитор, громкоговорители, модемы, игровые устройства и иные внешние устройства ноутбук можно превратить в настольный ПК. Это можно делать вставляя ноутбук в специальный док, как это делалось ранее или напрямую (современные ноутбуки, особенно предназначенные для замены стационарных ПК в качестве рабочих станций, дают такую возможность). Многие современные ноутбуки оснащаются мониторами с сенсорными экранами. Планшетные ПК Аналогичны ноутбукам, но содержат сенсорный, то есть чувствительный к прикосновению, экран и не содержат встроенной механической клавиатуры. Ввод текста и управление осуществляются через экранный интерфейс, часто доработанный специально для удобного управления пальцами. Некоторые модели могут распознавать рукописный текст, написанный на экране. Чаще всего корпус не раскрывается, как у ноутбуков, а экран расположен на внешней стороне верхней поверхности. Бывают и комбинированные модели, у которых корпус может тем или иным образом раскрываться (например, как слайдер), предоставляя доступ к расположенной внутри клавиатуре. По вычислительной мощи планшетные ПК уступают стационарным ПК и ноутбукам, так как для длительной работы без внешнего источника питания приходится использовать энергосберегающие комплектующие, жертвуя их быстродействием. Карманные ПК (PDA) Сверхпортативные ПК, умещающиеся в кармане. Управление ими, как правило, происходит с помощью небольшого по размерам и разрешению экрана, чувствительного к нажатию пальца или специальной палочки-указки — стилуса, а клавиатура и мышь отсутствуют. Однако некоторые модели содержат миниатюрную фиксированную или выдвигающуюся из корпуса клавиатуру. Были популярны в начале 2000-х годов. Разрешение экрана стремится быть наиболее высоким, в среднем около 800×480 в современных моделях. В таких устройствах используются сверхэкономичные процессоры и флеш-накопители небольшого объёма, поэтому их вычислительная мощь несопоставима с другими ПК (особенно стационарными). Тем не менее, они содержат все признаки персонального компьютера: процессор, накопитель, оперативную память, монитор, операционную систему, прикладное ПО и даже игры и ориентированность на индивидуальное использование. КПК с функциями мобильного телефона носили название «коммуникаторы». Сейчас такие устройства называются смартфонами и, в связи с падением популярности классических КПК (в том числе вследствие проигрыша современным смартфонам в соотношении цена/функциональность), обычно рассматриваются как отдельный класс устройств. Встроенный коммуникационный модуль позволяет не только совершать звонки, но и подключаться к Интернету в любой точке, где есть сотовая связь совместимого стандарта (GSM/GPRS/3G, CDMA (для современных смартфонов также 4G). Нестандартные конструкции ПК Barebone (баребон) Barebone — компьютеры, строящиеся пользователем для выполнения определённых задач (обычно в качестве мультимедийной станции). В продажу поступают в виде так называемых «скелетных» баз («шасси») в составе корпуса, материнской платы и системы охлаждения. Материнская плата, как правило, оснащена встроенными звуковым и видеоконтроллерами. Выбор конфигурации и соответственно комплектующих в виде дисковых накопителей, памяти и периферии, а также других устройств (ТВ-тюнера, дополнительной видеокарты и т. п.) остаются на усмотрение пользователя. Часто стационарные баребоны имеют меньшую высоту корпуса и, как следствие, уменьшенный внутренний объём, а также усовершенствованную систему охлаждения, отличающуюся низкой шумностью. Баребоны-ноутбуки — баребон-основы для ноутбуков — обладают теми же особенностями, что и стационарные баребоны. Но есть одно но: конструкцией корпусов баребоны-ноутбуки не отличаются от базовых готовых ноутбуков. Как следствие пропадает свойственные стационарным баребонам ограничения, — с поправкой на комплектующие для ноутбуков естественно. Защищённые ПК Ряд компаний производит компьютеры, обладающие устойчивостью к агрессивным факторам среды эксплуатации: сильной вибрации, ударам, высоким запылённости и влажности, вандализму — условиям, в которых обычные ПК быстро бы вышли из строя. Как правило, устойчивые ПК выпускаются в формате ноутбуков и моноблоков, более тяжёлых и больших по размерам, чем обычные. Их стоимость также значительно выше. Одна из сфер применения таких ПК — военное дело (например, эксплуатация в полевых штабах). Промышленные ПК Предназначены для решения задач промышленной автоматизации. Отличаются стойкостью к различным внешним воздействиям, увеличенным жизненным циклом изделия, возможностью подключения к промышленным сетям (PROFINET, Profibus). Тихий ПК Для использования в жилых комнатах используются конструкции ПК, производящие минимум шума или работающие совершенно бесшумно. Такие модели можно оставлять включёнными постоянно, что даёт ряд преимуществ: отсутствует период загрузки, компьютер всегда готов к работе и может постоянно отслеживать новую почту или мгновенные сообщения для пользователя. В целом, постоянно включённый ПК может выполнять ряд особенных задач: быть мультимедийной станцией (воспроизводить видео-, аудиозаписи, интернет-радио); работать как видеомагнитофон: записывать передачи телевидения или радио для последующего просмотра или прослушивания в удобное время; служить P2P-клиентом (обмениваться файлами в автоматическом режиме с другими компьютерами); служить домашним или даже интернет-сервером; следить за температурой или присутствием с помощью соответствующих датчиков или фото-, видеокамеры (веб-камеры). Чтобы сделать ПК тихим, используется несколько технологий: безвентиляторные системы охлаждения: жидкостное (с передачей жидкости на большой пассивно-охлаждаемый радиатор) применение термотруб (передача всей энергии путём термотруб на поверхность корпуса, также состоящего из меди или алюминия) применение очень крупных радиаторов (часто с термотрубами) погружение всей электроники в резервуар с жидкостью-диэлектриком фреоновое (применяется микрохолодильник с соответствующей электроникой и изоляцией. Не всегда «тихий». К примеру Vapo-chill) жидкий азот (только кратковременное, не предназначено для сколь-либо долгой эксплуатации, как правило для «разгона» — хотя бесшумно) малошумные вентиляторы с лопастями специальной формы; процессоры, не требующие активного охлаждения (ввиду их маломощности, и это не всегда приемлемое решение); малошумные жёсткие диски, а также установка их на шумопоглощающие крепления; замена жёстких дисков на твердотельные накопители (SSD) или удалённые дисковые массивы; установка бесшумного (noiseless) блока питания. Большинство современных персональных компьютеров способны снижать потребляемую мощность и уровень шума в моменты низкой нагрузки, но для постоянной тихой работы не обойтись без применения специальных технологий, указанных выше. Компактные ПК Некоторые компании предлагают ПК значительно меньших размеров, чем стандартные. Такие модели занимают меньше места в рабочей или домашней обстановке, легче вписываются в интерьер, зачастую красивее и тише обычных ПК. Собрать компактную модель по силам большинству пользователей, если подобрать специальные модели корпуса и материнской платы. Одними из первых компактных компьютеров были модели Macintosh в 1984 году, которые представляли собой моноблок: системные компоненты в одном корпусе с монитором. Значительно позже идея была продолжена в моделях eMac и iMac и далее в Mac Mini. Параллельно технологии миниатюризации отрабатывались на тонких клиентах, которые обычно невелики по размерам и весу, но полноценными ПК не являлись. (Тонкий клиент — это на самом деле «умный» терминал, позволяющий, например, превратить ПК в многопользовательский компьютер. Но чаще всего тонкие клиенты используются с сервером.) С развитием GNU/Linux и другого ПО с открытым кодом некоторые фирмы стали предлагать компактные ПК (Linutop) или комплексы на их основе (Zonbu). Существует несколько конкурирующих между собой проектов компактных и дешёвых в производстве персональных компьютеров, некоторые из которых предназначены для развивающихся стран: OLPC, VIA pc-1 Initiative, Classmate PC, Asus Eee PC и др. Однако удешевление и миниатюризация достигнуты ценой заметного отставания по вычислительной мощности от полноразмерных ПК. Технологии, уменьшающие габариты ПК: материнская плата уменьшенного формата (mini-ITX и др.); малогабаритный корпус; встроенные CD/DVD-дисководы со щелевой загрузкой или отсутствие таких дисководов; меньшее количество отсеков для жёстких дисков и DVD/CD-дисководов, зачастую всего один; меньше гнёзд USB, аудио и т. д.; внешние блоки питания и устройства (например, CD/DVD-дисководы) вместо встроенных. Микро- (сверхкомпактные) ПК В настоящее время уже «компьютеры-коробочки» (например Raspberry (микрокомпьютер) и компьютеры-флешки. Хакинтош Хакинтош (, от слов хакер или хак и макинтош) — ПК, собранный любителем и способный работать под управлением Mac OS X, во взломанном для запуска на «неяблочном» компьютере варианте называемой OSx86, то есть более дешёвый аналог компьютера от Apple. Так как современные макинтоши рассчитаны на процессоры Intel и другие стандартные компоненты, возникает принципиальная возможность запускать Mac OS X на любых ПК на базе этих процессоров. В реальности поддерживается только узкий набор аппаратных конфигураций, которые встречается в настоящих макинтошах, поэтому «хакинтош» должен повторять одну из этих конфигураций. С другой стороны Mac OS X создана для макинтоша и только, и корректно и максимально производительно будет работать только на макинтоше. Кроме того, в легально поставляемой Mac OS X присутствуют ограничения, не позволяющие ей работать на чужом «железе», так что в «хакинтоше» применяют старую служебную версию без этих ограничений, либо взломанную более свежую версию, либо специальные программные средства, имитирующие сигнатуры макинтоша, проверяемые системой. Установка системы Mac OS X на компьютеры, не произведённые Apple, является также нарушением лицензии на эту ОС. Персональный сервер Любой сервер, используемый неким человеком в качестве личного сервера или в качестве ПК и по этим признакам также может считаться подклассом ПК. Но конструктивно такой сервер, как любой сервер, может быть каким угодно. В частности такой сервер может быть и стоечным. Персональная рабочая станция Конструктивно любой компьютер, используемый в качестве персональной, то есть однопользовательской, рабочей станции и который, зачастую, ПК можно признать лишь по этому признаку. То есть конструктивно это может быть даже суперкомпьютер, но он может считаться ПК, если используется в качестве персональной рабочей станции. Проблемы терминологии В конце 1970-х годов, после начала массового производства микросхем всё большей степени интеграции, стоимость компьютеров резко упала. Это привело к созданию компьютеров для одного человека (которые получили название "персональный компьютер) вместо мейнфреймов. Персональные компьютеры всё же имели довольно большую стоимость (например, несколько тысяч долларов) и в домашних условиях применялись редко. В начале 1980-х годов фирмы стали производить облегчённые варианты персональных компьютеров, обычно размещаемых в клавиатурах. Эти компьютеры имели небольшую стоимость, были доступны для семей со средним достатком и ориентированы на домашнее (в том числе игровое) использование. Такие компьютеры получили общее название «домашний компьютер». В настоящее время подавляющее большинство продаваемых компьютеров ввиду своей функциональности и стоимости могут эксплуатироваться как на предприятиях и в конторах, так и в домашних условиях. Термины «ЭВМ», «персональный компьютер» и «домашний компьютер» постепенно теряют первоначальный смысл и сливаются в более короткий и привычный термин «компьютер», который подразумевает вычислительную машину с клавиатурой, системным блоком и монитором. Для того, чтобы различать типологию ПК существуют уточняющие термины: десктоп, портативный (ноутбук, наколенник — лэптоп), нетбук, планшетный компьютер и так далее. См. также Домашний компьютер Примечания Литература Обеспечение электромагнитной безопасности при эксплуатации компьютерной техники: справ. рук-во / А. И. Афанасьев. — Фрязино: ГНПП Циклон-Тест, 1999 Ocтpoвcкий A. B. Иcтopия миpoвoй и oтeчecтвeннoй cвязи. — CПб.: Издательство CПб ГУТ, 2011—310 c. ISBN 978-5-89160-075-1 Ссылки Музей советских компьютеров Сайт музея компьютерной истории США . Компьютеры по назначению Офисная техника


text: Биомагнифика́ция, или биологи́ческое усиле́ние (в экологии) — увеличение концентрации химических веществ на каждой ступени экологической пирамиды, связанное с тем, что количество поглощаемой организмом пищи намного превышает его собственную массу, а химические вещества выводятся из организма не полностью. Химические вещества могут перемещаться по пищевым цепям от организмов-жертв к организмам-консументам. Данный процесс наиболее характерен для высоколипофильных веществ и может сопровождаться увеличением концентрации токсиканта в тканях каждого последующего организма — звена пищевой цепи. Например, цепь: планктон — рыба — человек — это повышение дозы на два порядка. В других цепях доза может возрастать в тысячи и десятки тысяч раз. Так, для уничтожения комаров на одном из калифорнийских озёр применили ДДТ. После обработки содержание пестицида в воде составило 0,02 части на миллион (ppm). Через некоторое время в планктоне ДДТ определялся в концентрации 10 ppm, в тканях планктоноядных рыб — 900 ppm, хищных рыб — 2700 ppm, птиц, питающихся рыбой, — 21 000 ppm. То есть содержание ДДТ в тканях птиц, не подвергшихся непосредственному воздействию пестицида, было в 1 000 000 раз выше, чем в воде, и в 20 раз выше, чем в организме рыб — первом звене пищевой цепи. Для борьбы с переносчиком «голландской болезни», поражающей вязы вязовым заболонником Scolytes multistriatus, деревья обрабатывали ДДТ. Часть пестицида попадала в почву, где его поглощали дождевые черви и накапливали в тканях. У перелётных дроздов, поедающих преимущественно дождевых червей, развивалось отравление пестицидом. Часть из них погибала, у других нарушалась репродуктивная функция — они откладывали стерильные яйца. В результате борьба с заболеванием деревьев привела к почти полному исчезновению перелётных дроздов в ряде регионов США. См. также Биоаккумуляция Стокгольмская конвенция о стойких органических загрязнителях Примечания Экология


text: Эколо́гия (от — жилище, местопребывание и — учение) — естественная наука (раздел биологии) о взаимодействиях живых организмов между собой и с их средой обитания, об организации и функционировании биосистем различных уровней (популяции, сообщества, экосистемы). В просторечии под экологией часто понимается состояние окружающей среды, а под экологическими проблемами — вопросы охраны окружающей среды от воздействия антропогенных факторов. Экологизм — общественное движение за усиление мер охраны окружающей среды и за предотвращение разрушения среды обитания. История Британская энциклопедия рассматривает в качестве первых истоков экологии как науки работы древнегреческих естествоиспытателей, в первую очередь Теофраста, описывавшего отношения организмов между собой и с окружающей неживой природой. Дальнейшее развитие этой области науки дали ранние исследователи физиологии растений и животных. Одна из ключевых составляющих экологии как науки, концепция экологической пирамиды, интуитивно сформулированная ещё средневековым арабским мыслителем Аль-Джахизом, в 1881 году нашла отражение в работе К. Земпера «Воздействие естественных условий существования на жизнь животных», которая считается одним из самых ранних исследования перераспределения энергии в природе. Термин Термин «экология» () в 1866 году ввёл немецкий биолог Э. Г. Геккель. В книге «Общая морфология организмов» он писал об экологии как о науке, изучающей взаимоотношения живой и неживой природы. В 1896 году вышел немецкий «Учебник экологической географии растений: введение в знания о растительных сообществах». Американский зоолог в 1895 году определил экологию как науку об отношениях животных и растений к другим живым существам и ко всему их окружающему. Частичными или полными синонимами понятия «экология» были «этология» (определённая И. Жоффруа Сент-Илером как науку о взаимоотношениях организмов в семье и сообществе), и «гексикология» (), которую Сент-Джордж Джексон Миварт в 1894 году определил как науку о взаимоотношениях организмов и окружающей среды. Во второй половине века были введены в обиход также понятия «биосфера» (Э. Зюсс, 1875) и «биоценоз» (К. А. Мёбиус, 1877). А. Тенсли в 1935 году ввёл термин «экосистема», а В. Н. Сукачёв 5 лет спустя — термин «биогеоценоз». Наука Экология как наука начала институционализироваться во втором десятилетии XX века с образованием в 1913 году Британского экологического общества, а в 1915 году — Экологического общества Америки. С 1913 года в Великобритании начал выходить Journal of Ecology — первый международный рецензируемый научный журнал в этой области. В первой половине XX века исследования растительных сообществ в Европе и Америке велись по разным направлениям. Европейцев в первую очередь интересовали состав, структура и распространение растительных сообществ, тогда как американские ботаники занимались вопросом развития (сукцессии) таких сообществ. Исследования экологии животного мира велись отдельно, пока американские биологи не сместили акценты, обратившись к изучению взаимодействия растительных и животных сообществ как единых биот. Впервые идея, что экология как наука должна заниматься одновременно растительными и животными сообществами, была высказана в 1913 году Ч. К. Адамсом в книге «Руководство по изучению экологии животных». В 1926 году В. И. Вернадский дал современное определение понятию биосферы (как совокупности всех экосистем) и отметил влияние человека на эту систему. В этот же период усилился интерес к популяционной динамике, и математические модели популяционных процессов (среди авторов — Р. Пирл, А. Лотка, В. Вольтерра) начали применяться в исследованиях взаимоотношений хищников и добычи, межвидовой конкуренции и естественной регуляции численности популяций. В России Среди первых учёных, обратившихся к связи организмов и среды в России, были Карл Рулье и его ученик Николай Северцов. У истоков экологии стоял также русский географ князь П. А. Кропоткин, обративший внимание на то, как отступают с начала Промышленной революции ледники. Он призывал ограничить отстрел диких животных и остановить обезлесение. Русские учёные долгое время избегали термина «экология». Так, не одобрял его К. А. Тимирязев, который вместо экологии предпочитал говорить о биологии в узком смысле, или биономии. М. Н. Богданов в труде «Птицы и звери Чернозёмной полосы Поволжья, долины средней и нижней Волги» вместо понятия «экология» использовал термин «биоценоз», введённый ранее К. А. Мёбиусом. В двухтомном труде «Птицы России» (1893—1895) М. А. Мензбир впервые предложил экологический подход к составлению систематических зоологических сводок. В 1895 году в Дании вышел в свет первый в истории фундаментальный учебник по экологии растений (автор — Й. Э. Варминг), а в 1901 году швейцарец Ф.-А. Форель издал первый учебник по лимнологии. В 1905 году вышла книга Ф. Э. Клементса «Исследовательские методы в экологии» — первая работа, в которой формулировались принципы систематического подхода к экологическим исследованиям. Экология как наука оставалась малоизвестной в СССР вплоть до 1960-х годов, так как её заменила биогеоценология. В связи с актуальностью вопросов охраны природы, к учёным-экологам начали чаще обращаться государственные структуры и природоохранные организации, заинтересованные в их решении. Связь с другими науками Другая область знания, ставшая объектом интереса учёных в начале XX века, — энергетический баланс. В 1920 году немецкий гидробиолог А. Тинеман ввёл понятие трофической, или пищевой, цепи, между «звеньями»-уровнями которой энергия передаётся в виде пищи. Ч. Элтон в фундаментальной работе «Экология животных» (1927) развил эту идею, добавив к ней концепции экологической ниши (сам термин впервые появился за 10 лет до этого в работе Дж. Гриннелла) и пирамиды численности. В 1942 году американский учёный Р. Линдеман выступил с новой концепцией экологии, в основу которой легли идеи о трофической динамике; позже количественные исследования энергетического перераспределения в экосистемах были предприняты братьями Ю. и Г. Одумами (США) и Дж. Д. Овингтоном (Австралия). Учебник Одумов «Фундаментальные понятия в экологии», изданный в 1953 году, считается первой публикацией, в основе которой лежит холистический, макроскопический подход. Ко второй половине XX века относится и возникновение экологии человека и в целом социальной экологии — областей экологии, изучающих взаимодействие человека и общества с окружающей средой и вопросы её защиты. Возникли экологизация многих естественных наук и связь с социологией. Значительное влияние экологические данные оказали на развитие эпидемиологии, где помогли разработать системы мер против распространения малярии, тифа, чумы, жёлтой лихорадки и сонной болезни, основанные на борьбе с насекомыми-переносчиками. Знание жизненных циклов вредителей сельского хозяйства, возможное благодаря экологии, также увеличивает эффективность борьбы с ними. В число мер защиты сельскохозяйственных культур могут входить перенос сроков посева и сборки урожая или интродукция определённых хищников и паразитов. Экология позволяет лучше наладить животноводство в различных климатических условиях и определить оптимальный режим севооборота и требуемый уровень разнообразия в агроценозах. Предмет изучения В связи с многогранностью предмета и методов исследований допустимо рассматривать современную экологию как комплекс наук, который изучает функциональные взаимосвязи между организмами (включая человека и человеческое общество в целом) и окружающей их средой, круговорот веществ и потоков энергии, делающих возможной жизнь. Общий объект её изучения — устройство и функционирование надорганизменных систем всех уровней (популяций, биоценозов, экосистем и биосферы). Это широкое определение экологии охватывает ряд наук, которые могут рассматриваться и как самостоятельные области знания. Понятие среды обитания включает в себя все внешние факторы, оказывающие влияние на отдельный организм или сообщество организмов. Эти факторы можно условно разделить на физические (климатические); химические (которыми в первую очередь занимаются гидроэкологи — солёность, кислая или основная реакция среды, состав и содержание растворённых газов); и биологические. В 1910 году на Третьем Международном ботаническом конгрессе в Брюсселе были выделены три подраздела экологии: Аутэкология — раздел науки, изучающий взаимодействие индивидуального организма или вида с окружающей средой (жизненные циклы и поведение как способ приспособления к окружающей среде). Демэкология — раздел науки, изучающий взаимодействие популяций особей одного вида внутри популяции и с окружающей средой. Синэкология — раздел науки, изучающий функционирование сообществ и их взаимодействия с биотическими и абиотическими факторами. Также выделяют геоэкологию, биоэкологию, гидроэкологию, ландшафтную экологию, этноэкологию, социальную экологию, химическую экологию, радиоэкологию, экологию человека, антэкологию, информационную экологию и др. Дополнительные сложности с определением предмета изучения экологии заключаются в отсутствии консенсусного определения надорганизменных сообществ и их иерархии. Одна из необщепринятых возможных иерархий сообществ по сложности устройства включает (в возрастающем порядке) консорции, ассоциации и формации. Другой распространённый подход — классификация биологических сообществ по доминантным и субдоминантным видам — лучше применим к наземным растительным сообществам умеренного климата, где один вид действительно способен определить облик степи или леса, но хуже работает для тропических или водных сообществ. Важной темой для экологии в целом являются пищевые (трофические) цепи, в понятиях которых можно описать передачу вещества и энергии с уровня на уровень в рамках биологического сообщества при поедании одних организмов другими. Основой пищевых цепей обычно выступают зелёные растения, которые, используя солнечную энергию, создают на основе диоксида углерода и воды сложные органические вещества. В экологической терминологии эта нижняя ступень пищевой цепи именуется автотрофами (буквально «питающими себя») или продуцентами, тогда как все животные и некоторые другие растения, стоящие выше в пищевой пирамиде, попадают в категорию гетеротрофов или консументов. Гетеротрофы сами не производят питательных веществ и вынуждены потреблять в пищу другие организмы. В дальнейшей иерархии первичные консументы (фитофаги) служат пищей для вторичных (хищников). Отдельное звено трофической цепи определяется как экологическая ниша. Законы экологии Крупный вклад в теоретические основы экологии внёс Барри Коммонер, сформулировавший основные 4 закона экологии: Всё связано со всем Ничто не исчезает в никуда Природа знает лучше — закон имеет двойной смысл — одновременно призыв сблизиться с природой и призыв крайне осторожно обращаться с природными системами. Ничто не даётся даром (в оригинале: «Бесплатных завтраков не бывает») Второй и четвёртый законы по сути являются перефразировкой основного закона физики — сохранения вещества и энергии. Первый и третий законы — действительно основополагающие законы экологии. Первый закон экологии может считаться основой экологической философии. В частности, эта философия положена в основу понятия «глубокая экология» в книге «Паутина жизни» Фритьофа Капры. Методология экологии Методологический подход к экологии как к науке позволяет выделить предмет, задачи и методы исследований. Объекты исследования экологии — в основном, системы выше уровня отдельных организмов: популяции, биоценозы, экосистемы, а также вся биосфера. Предмет изучения — организация и функционирование таких систем. Методы исследований в экологии подразделяются на полевые наблюдения, эксперименты в поле или в лаборатории и моделирование. Полевые методы представляют собой наблюдения за функционированием организмов в их естественной среде обитания и делятся, в свою очередь, на экспедиционные, маршрутные, стационарные, описательные и экспериментальные. Экспериментальные методы включают в себя варьирование различных факторов, влияющих на организмы, в контролируемых лабораторных либо полевых условиях. Методы моделирования позволяют прогнозировать развитие различных процессов взаимодействия живых систем между собой и с окружающей их средой. Поскольку объектом изучения экологии являются сложные системы живых организмов, это означает большое количество переменных, которые приходится учитывать в экологических исследованиях, и которые часто плохо поддаются численному выражению. Это в свою очередь означает ограниченную применимость методов, разработанных для других отраслей науки, и меньшую точность получаемых результатов. В частности, в экологии практически нет применения чисто экспериментальным исследованиям в силу невозможности контролировать в естественных условиях многочисленные переменные; соответственно, эксперименты в экологии ограничены лабораторными условиями, либо же, если проводятся в полевых условиях, ставят целью проверку эффектов только очень небольшого числа переменных. В то же время различные физические и химические аспекты природного окружения могут быть выражены численно, а развитие биостатистики и улучшение методов сбора образцов облегчают применение статистических методов в экологических исследованиях. Среди современных методов наблюдений — биотелеметрия и использование радиоизотопов для отслеживания передачи энергии в форме пищи в трофических цепях. С развитием компьютерной техники важное место в экологических исследованиях заняло также математическое моделирование, в особенности в таких областях прикладной экологии как контроль природных ресурсов и решение проблем в сельском хозяйстве, вызванных экологическими факторами. Специализированные журналы Journal of Ecology Journal of Animal Ecology Экология (журнал) Экологическая химия См. также История экологии Охрана окружающей среды Охрана природы Экологическая безопасность Экологические преступления Экологические факторы Экологический след Экология насекомых Энвайронментализм Геоэкология Экогеология Агроэкология Социальная экология Зелёная экономика Дерост Ресурсо-ориентированная экономика Эколингвистика Геоэтика Медицинская экология Световое загрязнение Техноэкология Всемирный день окружающей среды Экологический туризм Примечания Литература Ахатов А. Г. Экология: Энциклопедический словарь = Akhatov A.G. Ecology. Encyclopaedic Dictionary. — Казань=Kazan: ТКИ, Экополис, 1995. — 368 с. — Тираж 5000 экз. — ISBN 5-298-00600-0. Ахатов А. Г. Экология и международное право = Ecology & International Law. — М.: АСТ-ПРЕСС, 1996. — 512 с. — Тираж 1000 экз. — ISBN 5-214-00225-4. Будыко М. И. Глобальная экология. — М., 1972. — 327 с.* Одум Ю. Экология. В 2 т. — М.: Мир, 1986. Одум Ю. Основы экологии / Пер. с англ. — М., 1975. — 740 с. Пианка Эрик. Эволюционная экология. — М.: Мир, 1981. — 399 с. Саблин Р. Зелёный Драйвер — Код к экологичной жизни в городе. — Зелёная Книга. — ISBN 978-5-9903591-2-3 Begon, M.; Townsend, C. R., Harper, J. L. (2006). Ecology: From individuals to ecosystems. (4th ed.). — Blackwell. ISBN 1-4051-1117-8. Общая биология Эмерджентность


text: Экологи́ческая ни́ша — место, занимаемое видом в биоценозе, включающее комплекс его биоценотических связей и требований к факторам среды. Термин введён в 1914 году Дж. Гриннеллом и в 1927 году Чарльзом Элтоном. В настоящее время определение Гриннелла принято называть пространственной нишей (по смыслу термин ближе понятию местообитание), а определение Элтона называют трофической нишей (экологическая ниша представляет собой сумму факторов существования данного вида, основным из которых является его место в пищевой цепочке). В настоящее время доминирует модель гиперобъёма Дж. Э. Хатчинсона. Модель представлена как n-мерный куб, на осях которого отложены экологические факторы. По каждому фактору у вида есть диапазон, в котором он может существовать (экологическая валентность). Если провести проекции от крайних точек диапазонов каждой оси факторов, мы получим n-мерную фигуру, где n — количество значимых для вида экологических факторов. Модель в основном умозрительна, но позволяет получить хорошее представление об экологической нише. По Хатчинсону экологическая ниша может быть: фундаментальной — определяемой сочетанием условий и ресурсов, позволяющим виду поддерживать жизнеспособную популяцию; реализованной — свойства которой обусловлены конкурирующими видами. Допущения модели: Реакция на один фактор не зависит от воздействия другого фактора; Независимость факторов друг от друга; Пространство внутри ниши однородное с одинаковой степенью благоприятности. Это различие подчёркивает, что межвидовая конкуренция приводит к снижению плодовитости и жизнеспособности и что в фундаментальной экологической нише может быть такая часть, занимая которую вид в результате межвидовой конкуренции не в состоянии больше жить и успешно размножаться. Эта часть фундаментальной ниши вида отсутствует в его реализованной нише. Таким образом, реализованная ниша всегда входит в состав фундаментальной или равна ей. Принцип конкурентного исключения Суть принципа конкурентного исключения, также известного как принцип Гаузе, состоит в том, что каждый вид имеет свою собственную экологическую нишу. Никакие два разных вида не могут занять одну и ту же экологическую нишу. Сформулированный таким образом принцип Гаузе подвергался критике. Например, одним из известных противоречий этому принципу является «планктонный парадокс». Все виды живых организмов, относящихся к планктону, живут на очень ограниченном пространстве и потребляют ресурсы одного рода (главным образом солнечную энергию и морские минеральные соединения). Современный подход к проблеме разделения экологической ниши несколькими видами указывает, что в одних случаях два вида могут разделять одну экологическую нишу, а в других такое совмещение приводит к вымиранию одного из видов. Вообще, если речь идёт о конкуренции за определённый ресурс, становление биоценозов связано с расхождением экологических ниш и уменьшением уровня межвидовой конкуренции. При таком варианте правило конкурентного исключения подразумевает пространственное (иногда функциональное) разобщение видов в биоценозе. Абсолютное вытеснение, при подробном изучении экосистем, зафиксировать почти невозможно Гаузе сформулировал принцип конкурентного исключения работая с инфузориями Paramecium caudatum, P. aurelia, P. bursaria. Все три вида хорошо росли в монокультуре, достигая в пробирках с жидкой средой стабильных значений предельных плотностей популяции. Пищей инфузориям служили бактериальные или дрожжевые клетки, растущие на регулярно добавляемой овсяной муке. Однако, когда он фактически смоделировал экологическую нишу, совместно выращивая P. caudatum и P. aurelia, было показано что P. aurelia вытеснила P. caudatum. При совместном выращивании Р. caudatum и Р. bursaria сосуществуют, но на более низком уровне плотности, чем в монокультуре. Как выяснилось, они были пространственно разобщены в пробирке Р.bursaria — на дне пробирке и питалась дрожжами, тогда как Р. caudatum — наверху и питается бактериями. С тех пор принцип конкурентного исключения, гласящий, что «полные конкуренты не могут существовать бесконечно», стал одним из главных догматов теоретической экологии. Таким образом, если два вида сосуществуют, то между ними должно быть какое-то экологическое различие, а это означает, что каждый из них занимает свою особую нишу. Конкурируя с более приспособленным видом, менее приспособленный конкурент утрачивает свою реализованную нишу. Таким образом, выход из конкуренции достигается расхождением требований к среде, изменению образа жизни или, другими словами, является разграничением экологических ниш видов. В этом случае они приобретают способность сосуществовать в одном биоценозе. Так, в мангровых зарослях побережья Южной Флориды обитают самые разные цапли и нередко на одной и той же отмели кормятся рыбой до девяти разных видов. При этом они практически не мешают друг другу, так как в их поведении — в том, какие охотничьи участки они предпочитают и как ловят рыбу, — выработались приспособления, позволяющие им занимать различные ниши в пределах одной и той же отмели. Однако, желая выяснить, работает ли принцип конкурентного исключения в какой-либо конкретной ситуации, мы можем столкнуться с очень серьёзной методологической проблемой. Рассмотрим, например, случай с саламандрами из работы Хейрстона. В этом примере — два вида сухопутных саламандр Plethodon glutinosus и Plethodon jordani, обитающих в южной части Аппалачских гор в США. Обычно P. jordani встречается на больших высотах, чем P. glutinosus, но в некоторых районах зоны их обитания перекрывались. Важным моментом является то, что неблагоприятное воздействие со стороны другого вида исходно испытывали особи обоих видов. После удаления одного из видов у оставшегося наблюдалось значительное увеличение численности и (или) плодовитости и (или) выживаемости. Из этого следует, что на контрольных площадках и в других местах совместного обитания эти виды обычно конкурировали друг с другом, но все же существовали. Два вида конкурируют и сосуществуют; в соответствии с принципом конкурентного исключения можно предполагать, что это происходит вследствие разделения ниш. Это вполне правдоподобное предположение, но до тех пор, пока такое разделение не обнаружено или не подтверждено, что оно снимает напряжение межвидовой конкуренции, оно остаётся не более чем предположением. Таким образом, когда мы наблюдаем сосуществование двух конкурентов, часто бывает трудно установить, что их ниши разделены, и невозможно доказать обратное. Если экологу не удаётся обнаружить разделение ниш, то это может просто означать, что он искал его не там или не так. В XX веке принцип конкурентного исключения получил широкое признание из-за многочисленности подтверждающих его фактов; наличия некоторых теоретические предпосылок, свидетельствующих в его пользу, например, модели Лотки — Вольтерры (но сама эта модель в большой степени идеальна и почти неприменима для ненарушенных экосистем). Однако при этом всегда будут оставаться такие случаи, в которых его невозможно проверить. Кроме того, есть случаи, когда принцип Гаузе просто не применим. Например, «планктонный парадокс». В действительности равновесие между конкурирующими видами может неоднократно нарушаться и преимущество будет переходить от одного вида к другому; следовательно, сосуществование возможно просто благодаря изменению условий среды. Такой аргумент использовал Хатчинсон (Hutchinson, 1961) для того, чтобы объяснить «планктонный парадокс». Парадокс этот состоит в том, что многочисленные виды планктонных организмов часто сосуществуют в простой среде, где, по-видимому, мало возможностей для разделения ниш. Хатчинсон предположил, что среда, хотя она и очень проста, постоянно претерпевает различные изменения, в частности сезонные. В любой отдельный промежуток времени условия среды могут способствовать вытеснению определённого вида, однако эти условия меняются, и ещё до того, как данный вид окажется окончательно вытесненным, они могут сложиться благоприятно для его существования. Другими словами, исход конкурентных взаимодействий в равновесном состоянии может не играть решающей роли, если условия среды обычно изменяются задолго до того, как достигается равновесие. А поскольку любая среда изменчива, равновесие между конкурентами должно постоянно сдвигаться и сосуществование нередко будет наблюдаться при таком разделении ниш, при котором в стабильных условиях происходило бы исключение одного из видов. Было высказано множество гипотез, дабы разрешить указанный парадокс: неравновесная модель Ф. Н. Стюарта и Б. Р. Левина, подразумевающая ситуации, когда виды не пересекаются фактически за счёт расхождения сезонов жизнедеятельности; неравновесная модель Ю. А. Домбровского, в которой высказывалась идея о наличии в планктоне неперемешиваемых «пятен»; равновесная модель Р. Петерсена; Кроме того, существует проблема адекватного определения реальной экологической ниши, то есть исследователю может показаться, что виды пересекаются в пространстве факторов, а на самом деле виды могут сосуществовать за счёт неучтённых факторов. Очень показательным в этой связи является работа М. Джилпина «Едят ли зайцы рысей?» при исследовании статистических данных заготовок пушнины в Канаде. Закон константности В. И. Вернадского Количество живого вещества природы (для данного геологического периода) есть константа. Согласно этой гипотезе, любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы должно быть компенсировано в каком-либо другом регионе. Правда, в соответствии с постулатами видового обеднения, высокоразвитые виды и экосистемы чаще всего будут заменяться эволюционно объектами более низкого уровня. Кроме того, будет происходить процесс рудерализации видового состава экосистем, и «полезные» для человека виды будут замещаться менее полезными, нейтральными или даже вредными. Следствием этого закона есть правило обязательного заполнения экологических ниш. (Розенберг и др, 1999) Правило обязательного заполнения экологической ниши Экологическая ниша не может быть пустой. Если ниша пустеет в результате вымирания какого-то вида, то она тут же заполняется другим видом. Среда обитания обычно состоит из отдельных участков («пятен») с благоприятными и неблагоприятными условиями; эти пятна нередко доступны лишь временно, и возникают они непредсказуемо как во времени, так и в пространстве. Свободные участки или «бреши» в местообитаниях возникают непредсказуемо во многих биотопах. Пожары или оползни могут приводить к образованию пустошей в лесах; шторм может оголить открытый участок морского берега, а прожорливые хищники где угодно могут истребить потенциальных жертв. Эти освободившиеся участки неизменно заселяются вновь. Однако самыми первыми поселенцами не обязательно будут те виды, которые в течение длительного времени способны успешно конкурировать с другими видами и вытеснять их. Поэтому сосуществование преходящих и конкурентоспособных видов возможно так долго, как с подходящей частотой появляются незаселённые участки. Преходящий вид обычно первым заселяет свободный участок, осваивает его и размножается. Более конкурентоспособный вид заселяет эти участки медленно, но если заселение началось, то со временем он побеждает преходящий вид и размножается. (Бигон и др., 1989) Экологическая ниша человека Человек как биологический вид занимает свою собственную экологическую нишу. Человек может обитать в тропиках и субтропиках, на высотах до 3—3,5 км над уровнем моря. Реально в настоящее время человек живёт в значительно больших пространствах. Человек расширил свободную экологическую нишу благодаря использованию различных приспособлений: жилища, одежды, огня и пр. См. также Среда обитания Ареал Окружающая среда Биосфера Примечания Экологические термины


text: Популя́ция (от — население) — совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал). Контакты между особями одной популяции происходят чаще, чем между особями разных. Термин используется в различных разделах биологии, экологии, демографии, медицине и психометрике. В экологии и эволюционной теории Популяция — совокупность особей одного вида, обладающая общим генофондом, способная к более-менее устойчивому самовоспроизводству (как половому, посредством панмиксии в идеальном случае, так и бесполому), относительно обособленная (географически или репродуктивно) от других групп, с представителями которых (при половой репродукции) потенциально возможен генетический обмен. С точки зрения популяционной генетики, популяция — группа особей, в пределах которой вероятность скрещивания во много раз превосходит вероятность скрещивания с представителями других подобных групп. Обычно говорят о популяциях как о группах в составе вида или подвида. Термин введён Вильгельмом Иогансеном в 1903 году, однако уже Чарлз Дарвин объяснял эволюцию видов изменчивостью и конкуренцией групп особей (например, в 12-й главе «Происхождения видов» он писал: «В большинстве случаев именно у всех тех организмов, которые обычно соединяются для каждого рождения или свободного скрещивания время от времени, особи одного вида, живущие в одном ареале, останутся почти однообразными благодаря скрещиванию; вследствие этого многие особи должны претерпевать одновременно модификацию, и величина модификации на каждой стадии не определяется происхождением от единственного родителя»). В современных эволюционных теориях (например, в Синтетической теории эволюции) популяция считается элементарной единицей микроэволюционного процесса. Изучение популяций, их взаимодействия и динамики является одной из основных задач экологии. В частности, одной из простейших моделей динамики популяций является логистическое уравнение. В медицинских исследованиях Популяция — совокупность индивидуумов, из которой отбирается выборка и на которую могут быть распространены результаты, полученные для этой выборки. Популяция может представлять собой все население (обычно таковы популяции в эпидемиологических исследованиях причин заболеваний) или же состоять из пациентов, госпитализированных в определённую клинику, или из пациентов с определённым заболеванием (что чаще имеет место в клинических исследованиях). Таким образом, можно говорить об общей популяции или популяции пациентов с конкретным заболеванием. Эпидемиологическое определение популяции отличается от биологического (экологического). В цитологии В цитологии клеточной популяцией называют группу однородных по определённому критерию клеток. См. также Население Генеральная совокупность Примечания Литература Популяция // Биологический энциклопедический словарь / Гл. ред. М. С. Гиляров. — М.: Советская энциклопедия, 1986. — С. 499—500. Экологические термины Популяционная генетика Население


text: Биоценоз (от — жизнь и — общий) — сообщество организмов, исторически сложившаяся совокупность животных, растений, грибов и микроорганизмов, населяющих относительно однородное жизненное пространство (определённый участок суши или акватории), связанных между собой, а также окружающей их средой. Биоценозы возникли на основе биогенного круговорота и обеспечивают его в конкретных природных условиях. Биоценоз — это динамическая, способная к саморегулированию система, компоненты которой (продуценты, консументы, редуценты) взаимосвязаны. Один из основных объектов исследования экологии. Наиболее важными количественными показателями биоценозов являются биоразнообразие и биомасса. Термин Термин () введён Карлом Мёбиусом в книге 1877 года «» для описания всех организмов, что заселяют определённую территорию (биотоп), и их взаимоотношений. В классификации ГРНТИ Биоценозы объедены с понятием экосистемы. Структура биоценоза Видовая, пространственная (вертикальная (ярусность) и горизонтальная (мозаичность) организация биоценоза) и трофическая. Группы организмов разных размеров живут в биоценозе в разных масштабах пространства и времени. Например, жизненные циклы одноклеточных могут протекать в пределах часа, а жизненные циклы крупных растений и животных растянуты на десятки лет. Для биотопов характерно определённое видовое многообразие — совокупность популяций, входящих в его состав. Количество видов зависит от продолжительности существования, стойкости климата, производительности типа биоценоза (пустыня, тропический лес). Различается количество особей разных видов и т. п. Наиболее многочисленные виды биотопов называют доминантными. При изучении больших биотопов определить всё видовое многообразие невозможно. Для изучения определяют количество видов с определённой территории (площади) — видовое богатство. Видовое многообразие разных биоценозов сравнивают по видовому богатству с одинаковой площади. Видовая структура даёт представление о качественном составе биоценоза. При существовании двух видов вместе в однородной среде при постоянных условиях происходит полное вытеснение одного из них другим. Возникают конкурентные взаимоотношения. На основе подобных наблюдений был сформулирован принцип конкурентного исключения, или принцип Гаузе. Деятельность человека сильно сокращает разнообразие в природных сообществах, что требует прогнозов и предвидений её последствий, а также действенных мер поддержания природных систем. Пространственная структура Пространственная структура биоценоза может быть характеризована вертикальной ярусностью. Вертикальная ярусность у растений определяется тем, как высоко над землёй то или иное растение выносит свои фотосинтезирующие части (теневыносливое растение или светолюбивое): Древесный ярус Кустарниковый ярус Кустарничково-травяной ярус Мохово-лишайниковый ярус Вертикальную ярусность у животных можно рассмотреть на примере насекомых (возможна также ярусность птиц, например, один и тот же вид птиц может проживать на разных ярусах одного растения): Геобии (обитатели почв) Герпетобии (обитатели поверхностного слоя) Бриобии (обитатели мхов) Филлобии (обитатели травостоя) Аэробии (обитатели более высоких ярусов) Горизонтальная структурированность сообщества (мозаичность, неоднородность) может быть вызвана рядом факторов: Абиогенная мозаичность (факторами (растительными организмами, в частности — эдификаторами-лишайниками) Эолово-фитогенная (мозаичность вызванная как абиотическими факторами, так и фитогенными) Биогенная (мозаичность, вызванная в первую очередь роющими животными) Экологическая структура Характеризуется соотношением видов, которые имеют разные адаптации к факторам среды, типам питания, размерам, внешнему виду. Биоценоз — это соотношение видов, занимающих определённые экологические ниши. Виды биоценозов: Естественные (река, озеро, луг и т.д) Искусственные (пруд, сад, и т. д.) Характеристика показателей биоценоза Размеры биоценозов разные — от мелких (кочка на болоте, пруд) до очень больших (биоценоз леса, луга, ковыльной степи). Размеры биоценоза определяются условиями абиотической среды. Однородное пространство (часть абиотической среды), занимаемое биоценозом, называется биотопом. Биоценозы не имеют чётких границ, они постепенно переходят друг в друга. Переходная полоса между смежными сообществами называется экотоном. Связи популяций в биоценозах Структура биоценоза поддерживается во времени и пространстве за счёт разнообразных связей между популяциями. Связи возникают с целью удовлетворения определённых потребностей одной популяции за счёт другой. В зависимости от характера потребностей выделяют четыре типа связей между популяциями: трофические, топические, форические, фабрические. Трофические связи (от «пища») — особи одной популяции получают пищу за счёт особей другой популяции. Это может происходить путём поедания особей, питания отмершими органическими остатками или продуктами жизнедеятельности особей другого вида. Топические связи (от «место») — особи одной популяции используют особей другой популяции в качестве местообитания или испытывают их влияние на свою среду обитания. Например, птицы используют деревья и кустарники как места для гнездования, мальки рыб находят укрытие под зонтиком медузы, эпифиты и лианы используют стволы деревьев как субстрат и т. д. Форические связи (от «ношение») — особи одной популяции участвуют в расселении (распространении) особей другой популяции. Например, птицы, питаясь ягодами брусники, черники, рябины, боярышника, распространяют семена этих растений вместе с экскрементами. Фабрические связи (от «изготовлять») — особи одной популяции используют выделения или мёртвые части тела особей другой популяции в качестве материала для строительства гнёзд, нор, убежищ и др. Например, бобры сооружают бобровые хатки из стволов и ветвей деревьев. Состав Зооценоз — совокупность популяций животных. Фитоценоз — растительное сообщество. Микоциноз — сообщество различных видов грибов. Микробоценоз — совокупность популяций микроорганизмов (бактерий, протистов). См. также Биогеоценоз, Агроценоз Биом, Биотоп Экосистема, Биосфера Танатоценоз Примечания Литература Шилов И. А. Экология. — М.: Высшая школа, 1997. — С. 373—389. Маглыш С. С., Каревский А. Е. Экосистемы // Биология. — Минск: Народная асвета, 2016, — С. 66—75. — ISBN 978-985-03-2521-1. Ссылки