Біологічна система: визначення, особливості, рівні та принципи

Біологічна система: визначення, особливості, рівні та принципи

Світ, що оточує нас, прагне хаосу. І тільки біологічні системи протистоять ентропії і продовжують існувати в динамічній рівновазі. Всі живі об 'єкти, що нас оточують, відрізняються складністю, структурною і функціональною впорядкованістю. Хоча і сьогодні немає єдиного визначення життя, як форми існування матерії, у певному трактуванні це можливість існування біологічної системи самого різного рівня організації.

Міждисциплінарні основи

У будь-якій сфері науки система - це об 'єднання функціональних елементів, які пов' язані один з одним і призначені для виконання однієї функції. При цьому виконують вони її як єдине ціле і сума одиниць в такому випадку не дорівнює результату.

Поняття біологічної системи включає в себе живі структурні елементи, що взаємодіють і взаємозалежні. З цих компонентів утворюється єдине живе ціле як система елементів, що випливають один з іншого і виконують єдину функцію - забезпечення життя.

Здатність біологічних систем створити порядок з хаотичного руху атомів, які прагнуть до збільшення ентропії - це найдивовижніша і приголомшлива особливість життя. Упорядкованість - перша фундаментальна властивість життя на нашій планеті. Інші властивості життя - внутрішній і зовнішній обмін речовинами та енергією, здатність до руху і дратівливість, можливість адаптуватися (пристосовуватися), рости, розвиватися і виробляти собі подібних.

Рівні організації життя

Все навколишнє нас розмаїття органічного світу умовно можна призвести до шести рівнів організації біологічних систем, три з яких є надорганізмовними:

  • Молекулярно-генетичний. На даному рівні відбувається обмін речовин та енергії та збереження спадкової інформації.
  • Клітинний рівень організації. Клітина як біологічна система здійснює процеси метаболізму, диференціації та спеціалізації. На цьому рівні починається перенесення спадкової інформації через покоління. У багатоклітинних організмах виділяють ще й органно-тканинний рівень, який утворюють однаково спеціалізовані клітини, що виконують один функціонал на всіх.
  • Організменний або онтогенетичний рівень. Ключовий рівень для розуміння життя. Цілісний організм (одноклітинний або багатоклітинний) функціонує на основі експресії генного матеріалу, отриманого від батьківських форм.

А далі починається безсмертя

Якщо на попередніх рівнях організації матерії життя кінцеве, то з наступного ступеня починається потенційне безсмертя.

  • Популяційно-видовий рівень. На даному рівні в гру вступає не кіпер, а група - вид, популяція. Група організмів одного виду транслює з покоління в покоління свій спадковий матеріал, одночасно пристосовуючись. І вона стає вже одиницею мікроеволюції або видоутворення.
  • Біогеоценотичний рівень. На даному рівні ми говоримо про екологічне співтовариство різних видів тварин і рослин на певній території. Вони мають динамічно рівноважний і стабільний склад і постійний кругообіг речовин та енергії.
  • Останній рівень - біосферний. Це "жива плівка" нашої планети, яка входить і одночасно є невід 'ємною частиною глобальної екосистеми Землі.

Може, з часом людство відкриє і новий рівень організації біологічних систем - міжпланетний або галактичний. Але поки це все, що нам відомо.

Єдність і взаємозв "язок

Ієрархічно пов 'язані рівні, описані вище, не завжди доцільно виділяти при розгляді конкретного виду або особини. Наприклад, при вивченні одноклітинних бактерій поняття виду досить умовно - бактерії живуть окремими штаммами, а по-простому сім 'ями. І вид, і популяція, і частинка біосфери одночасно.

Головне - це те, що на будь-якому рівні біологічна система - це відкрита, здатна до зростання і розвитку, динамічно стійка і самовідтворювана структура, на відміну від систем неживих - закритих, статичних, схильних до деградації. Можна розглядати різні біологічні системи, принципи їх завжди будуть однакові.

На чому варті

Принципово всі системи життя засновані на наступних постулатах:

  • Єдиний хімічний склад. Все живе складається з тих же елементів, що і неживі тіла. Тільки співвідношення інше - 98% становлять вуглець, водень, кисень і азот.
  • Обмін речовин та їх перетворення, які і забезпечують гомеостаз - динамічна сталість складу.
  • Відтворення собі подібних на основі спадкового матеріалу (ДНК).
  • З попередньої властивості випливають здібності спадковості та мінливості.
  • Розвиток (спрямована зміна) і зростання (збільшення кількісних показників).
  • Виборчий (зворотній зв 'язок) дратівливість на вплив ззовні.
  • Дискретність (складається з відокремлених елементів) і цілісність (функціональна єдність).
  • Саморегуляція, яка забезпечує гомеостаз.
  • Енергозалежність. Відкриті системи, які потребують постійного поповнення енергії із зовнішнього середовища.
  • Ієрархічність і співпідпорядкованість.

Співчуття і взаємозв "язок

Будь-який компонент біологічної системи одночасно дискретний і цілісний. Складність всього живого, яка починається на рівні організації полімерних біомолекул, триває на більш високих рівнях організації життя. І якщо на нижчих рівнях біологічних систем саме здійснення властивостей живого є необхідною умовою і посилкою до більш високих рівнів, то зі зростанням складності організації властивості живого видно все чіткіше.

Людину завжди найбільше цікавив він сам. І ми розглянемо людину як біологічну систему. При цьому життя адже з 'являється на рівні клітини, а безсмертя - на рівні популяцій і біосфери.

Там, де починається життя

Структурною одиницею всього живого на нашій планеті є клітина. Ця універсальна біологічна система відокремлена від зовнішнього середовища цитоплазматичною мембраною. Є клітини з ядром (еукаріоти), є без ядра (прокаріоти). Є з безліччю органелл (рослини - хлоропласти, пластиди, мітохондрії), є зовсім без них (клітини жирової тканини). Структура і складові цих цеглинок життя визначаються їх функціями.

Але саме на рівні клітини здійснюються всі найголовніші властивості всього живого на планеті Земля.

З чого зроблені хлопчики і дівчатка

Людина - біологічна система з багаторівневою організацією і складною саморегуляцією. У будові нашого організму виділяють такі рівні організації:

  • Клітинний. Саме з клітини, як структурної одиниці починається наш організм (яйцеклітина, нейрон або кардіоміоцит).
  • Тканинний. Сукупність клітин з однаковою будівлею, метаболізмом і функціями об 'єднані в 4 головні тканини організму: нервову, м 'язову, сполучну та епітеліальну.
  • Органний. Об 'єднання декількох типів тканин в єдину структуру, яка займає певне місце і виконує конкретну функцію, називаються органами людини (мозок, печінка, нирка, селезінка).
  • Системний. Це вже коли кілька органів, різних по будові і розташуванню, об 'єднані в єдину фізіологічну систему (серцево-судинна, нервова, виділива, дихальна).
  • Організменний. Об 'єднання всіх попередніх рівнів для забезпечення життєдіяльності всього організму в постійно мінливих умовах середовища.

Безсмертна "плівка" планети

Не будемо брати в лапки перше слово заголовку, оскільки зберігаємо впевнену надію на те, що людство не зруйнує планету разом з біосферою. Ця оболонка Землі, де мешкають живі організми, становить лише 0,1% її від маси.

Якби ми розподілили по всій поверхні планети всю біомасу біосфери, то це був би шар в 2 міліметри.

Але вже починаючи з перших днів появи життя вона змінювала "обличчя" Землі. Наявність кисню в атмосфері ми зобов 'язані анаеробним бактеріям, які жили мільярди років тому, за торф, нафту, газ і кам' яне вугілля ми також повинні подякувати одноклітинним.

А людство тільки за останні 500 років звело з планети понад 800 біологічних видів, які природа створювала мільйони років. І антропогенний вплив на екосистему Землі триває. Свідчень тому безліч - збільшення озонових дір, кліматичні зміни, часті геологічні катаклізми. Можна продовжувати, але це тема іншої статті.