Що таке біологічні системи? Біологічні системи: ознаки, властивості, організація
Концепція системної багаторівневої організації життя - одна з ключових в сучасному природознавстві. Всі біологічні об'єкти, згідно з нею, об'єднуються на основі деяких ознак і тісних взаємин і вибудовуються в певному ієрархічному порядку. Схожі принципи універсальні для всієї природи в цілому. Знайомство з тим, що таке біологічні системи, краще почати з визначення ключового поняття.
Зміст
Всеосяжна теорія
Основи концепції були закладені в середині минулого століття Людвігом фон Берталанфі. Саме він розробив загальну теорію систем. Вона охоплює всі об'єкти природи і суспільства. Теорія виділяє біологічні, соціальні, космічні, фізичні, економічні та інші системи, які об'єднуються в три великі категорії: мікросвіт, макросвіт і мегасвіт. До першого належать елементарні частинки і атоми, до другого - все, від молекул до океанів і материків, до третього - космічні об'єкти. Макросвіт включає і живі системи.
ознаки біологічних систем
Основне поняття
Система - об'єднання елементів, що базується на певних взаєминах, підпорядкованих деяким законам. Організація подібної структури, як правило, складається з декількох впорядкованих рівнів. При цьому кожен елемент може одночасно бути і системою менш високого порядку. Важлива властивість подібної організації: ціле якісно відмінно від суми всіх своїх складових. Система - не просто набір характеристик елементів, вона відрізняється якимось новим якістю.
Всі об'єкти живого світу являють собою подібні структури. Причому якістю, що виникають в результаті об'єднання декількох елементів, стає новий прояв життя.
що таке біологічні системи
Відкриті
Розуміння того, що таке біологічні системи, вимагає опису ще однієї властивості подібних структур. Ця взаємодія з навколишнім середовищем. У теорії організація біологічних систем може бути як замкнутої, так і відкритою. На практиці вченим не відомо жодної повністю закритої структури. Будь-яка жива система постійно взаємодіє з навколишнім середовищем через деяку напівпроникну прикордонну оболонку. У клітин - це біліпідні мембрана, у космічній станції - обшивка. Соціальні системи об'єднуються допомогою законодавчих актів або певних взаємовідносин людей.
Виходить, відповідь на питання «Що таке біологічні системи?» Можна сформулювати наступним чином: це сукупність постійно взаємодіючих живих елементів, вибудувана в певному ієрархічному порядку і відкрита в тій чи іншій мірі для обміну з навколишнім середовищем.
Ознаки
Всі відмітні характеристики розглянутих структур - це одночасно і критерії відмінності живої природи від неживої. Назвемо ознаки біологічних систем з їх короткою характеристикою:
- Єдиний хімічний склад. Всі природні об'єкти побудовані з одних і тих же молекул. Однак жива матерія в якості основних елементів включає вуглець, азот, кисень і водень.
- Обмін речовин із середовищем. Це вже описане властивість відкритості системи. Одне з його проявів - енергозалежність подібних структур.
- Самовідтворення (розмноження).
- Спадковість - властивість передавати особливості будови і функціонування з покоління в покоління.
- Мінливість - властивість купувати протягом життя нові характеристики і навички.
- Ріст і розвиток. Представляють собою спрямоване необоротне зміна. Виділяють індивідуальне та історичний розвиток живих систем, звані онтогенезом і філогенезом відповідно.
- Подразливість (рефлекси, таксиси) - властивість реагувати на стимули і зміни навколишнього середовища.
- Дискретність. Будь-яка жива система складається з окремих, але взаємодіючих елементів, що утворюють ієрархічну структуру.
- Саморегуляція. Існують внутрішні механізми підтримки гомеостазу, що сприяють виживаності системи. Саморегуляція заснована на принципі негативного зворотного зв'язку.
- Ритмічність. Посилення і ослаблення різних процесів через рівні проміжки часу.
Рівні організації біологічних систем
рівні організації біологічних систем
Всі описані властивості зберігаються на будь-який щаблі ієрархічної структури. Основні рівні організації біологічних систем виділяються досить умовно, оскільки будь-який з них легко розділити на кілька складових. У загальному випадку говорять про чотирьох ступенях цій ієрархії:
- молекулярно-генетичний рівень;
- онтогенетичний рівень;
- популяційно-видовий рівень;
- биогеоценотический рівень.
Зупинимося на них докладніше.
Молекулярно-генетичний рівень
Такі макромолекули, як білки, ліпіди, вуглеводи і нуклеїнові кислоти, являють собою структурні елементи організмів, але самі по собі не є носіями повноцінного життя.
організація біологічних систем
Кожен з названих елементів виконує свої функції. Вуглеводи - джерело енергії. Ліпіди входять до складу плазматичноїмембрани клітин. Також вони є постачальником енергії. Білки виконують більшу частину життєвих функцій. Вони складаються з двадцяти різновидів амінокислот, які можуть чергуватися в довільному порядку. У результаті існує величезна кількість білків, здатних справлятися з самої різної роботою. Нуклеїнові кислоти, ДНК і РНК, - основа спадковості.
Макромолекули об'єднуються в комплекси, утворюючи органели клітини: рибосоми, мітохондрії, міофібрили і так далі. Всі вони відповідають за окремі біологічні прояви, однак не досягають того рівня складності, який можна назвати життям.
Наступний щабель
Які біологічні системи складають онтогенетичний рівень? Це всі організми, починаючи від одноклітинних і закінчуючи ссавцями і людиною, а також органи, тканини і клітини тіла. Всі названі елементи можуть розглядатися як окремі рівні організації біологічних систем, однак для зручності і в силу загальних закономірностей вони об'єднані.
які біологічні системи
Клітина - елементарна структурна одиниця будови організмів. Вона ж являє собою той рівень складності біологічної системи, на якому вперше виникає життя як явище. Як вже було сказано, простіші структури забезпечують лише окремі функції. Клітці ж притаманні всі властивості біологічних систем.
Тканини і органи - проміжні підрівні онтогенетической щаблі. За ними йде багатоклітинний організм. Він характеризується здатністю до самостійного існування, розвитку та розмноженню. Ця властивість відрізняє особина і клітку від органів і тканин.
Популяція і вид
Від ступеня до ступеня відбувається ускладнення біологічних систем. На наступному рівні розташовуються види і популяції. Перші являють собою сукупність особин, що характеризуються спадковим подібністю по цілому ряду параметрів: морфологія, фізіологія, генетика, географічне розміщення. І найголовніше: організми, складові вигляд, здатні вільно схрещуватися і залишати плідне потомство.
Група особин займає певну територію, яку називають ареалом проживання. Досить часто він буває розірваний різними географічними перешкодами. У результаті вид розпадається на кілька відносно ізольованих популяцій. Природно, що умови відокремлення від решти виду сприяють накопиченню певного генетичного матеріалу. При сильному розходженні ознак популяцій з'являються нові види.
Екосистеми
рівні біологічних систем
У ієрархічній драбині за популяціями і видами слід співтовариство, біогеоценоз і біосфера. Перше являє собою сукупність популяцій різних видів, що розміщуються на одній території. Виділяють рослинні, тваринні і мікробні спільноти. Їх сукупність в межах одного ареалу буде називатися біоценозом. Ці рівні біологічних систем характеризуються тісним взаємозв'язком всіх особин.
Умови, в яких існують організми, постійно впливають на них. Всю сукупність подібних факторів неживої природи даного ареалу прийнято називати біотопом. Середа і співтовариства організмів перебувають у постійній взаємодії, відбувається круговорот речовини і енергії. Тому біотоп і біоценоз об'єднують в біогеоценоз, або екосистему. Цей рівень також характеризується усіма особливостями живого: він постійно контактує з середовищем, управління в ньому відбувається за принципом саморегуляції, процеси підкоряються певним циклам.
властивості біологічних систем
На вищому щаблі ієрархії розміщує біосфера Землі - оболонка, населена живими істотами. Величезний вплив на неї робить діяльність людини, що все частіше призводить до виникнення екологічних катастроф.
Що таке біологічні системи? По суті, це все те живе, що нас оточує. Людина відрізняється від інших елементів в біосфері можливістю усвідомлювати, а значить, перенаправляти і змінювати свою діяльність. Поки ця здатність Homo sapiens працює проти природи. Проте саме завдяки їй у нас є шанс все виправити.