Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 города Воронежа

Вторник, 26 Сентября 2023, 04:44

Уровни организации живой материи (биологических систем)

Мир живой природы представляет собой совокупность разнообразных живых систем различной сложности, различной структурной организации и разного уровня соподчинения и согласованности. В свою очередь, каждая биосистема (как любая система) — это совокупность связанных в единое целое элементов (компонентов), выполняющих определенные функции. Взаимосвязи таких элементов выражают структуру системы, сложность ее организации. Биосистемам присущи также целостность, дискретность и определенная устойчивость в пространстве и во времени. Взаимодействуя со средой, живые системы адаптируются к ней, приобретают специфические свойства, но сохраняют свою целостность определенного уровня сложности.

Понятие структурных уровней организации жизни. Каждый вид биосистем отличается своеобразием присущих именно ему законов и закономерностей, процессов, структур и функций.

Изучение биологических систем живой природы привело к выводу, что их на нашей планете много и они различаются по степени сложности своей организации. Все вместе биосистемы представляют собой живую материю в виде сложной, упорядоченной, как бы многоэтажной (многоступенчатой) структуры. Биосистемы при этом включаются одна в другую по «принципу матрешки». В то же время биосистема любого уровня дискретна (обособлена) и представляет собой особую целостность.

Биосистемы разной степени сложности — это особые формы существования живой материи, называемые структурными уровнями организации жизни.

Многообразие уровней организации жизни. История Земли и развитие живой материи на планете привели к формированию различных структурных уровней биосистем. На основании особенностей проявления свойств жизни в биосистеме обычно выделяют шесть основных структурных уровней: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный.

Для каждого из названных уровней как особой единицы жизни характерны специфические закономерности, связанные с различными масштабами явлений, принципами организации и особенностями взаимоотношений с выше- и нижележащими уровнями. При этом каждый уровень характеризуется особым составом элементов биосистемы, специфическими процессами, системой управления (организацией) и значением в существовании живой материи.

Структурные уровни организации живого образуют взаимообусловленное единство, обеспечивающее системную организацию и целостность живой материи. Все уровни организации жизни можно рассматривать как ступени, на которых наблюдается усложнение структуры биосистем и появление их новых форм. Переход от одного уровня к другому сопровождается, с одной стороны, сохранением функциональных свойств, действующих на предшествующем уровне, а с другой — появлением новых качеств, присущих каждому следующему, стоящему выше уровню. Таким образом, жизнь на Земле проявляется одновременно в виде нескольких разных структурных уровней организации биосистем.

Молекулярно-генетический уровень — это первая ступень системной организации живой материи. Здесь начинаются все жизнедеятельные процессы в биосистемах. Именно на молекулярном уровне произошел переход от неживой природы к живой.

Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, функционирует на уровне взаимодействия биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. Здесь формируются многочисленные регуляторные сети, включающие белки и регуляторные РНК. На этом уровне начинается осуществление важнейших процессов жизнедеятельности организма: обмена веществ и превращения энергии, хранения и реализации наследственной информации, передачи признаков и свойств из поколения в поколение и др.

Клеточный уровень. Клетка — структурная и функциональная единица, а также единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле. Неклеточных форм жизни нет, а существование вирусов и бактериофагов лишь подтверждает это правило, так как они могут проявлять свойства живых систем только в клетках растений, животных или микроорганизмов.

Тканевый уровень. Ткань представляет собой совокупность клеток различных типов и межклеточного вещества, объединённых выполнением общих функций. Например, кровь включает в себя клеточные элементы — эритроциты, лейкоциты и тромбоциты, а межклеточным веществом служит плазма. Ткани имеют все многоклеточные растения и животные.

Органный уровень. У большинства животных орган — это структурно-функциональное объединение нескольких типов тканей, пространственно-изолированное от других органов, занимающее определённое место в организме и выполняющее целый ряд определённых функций. Например, кожа человека как орган включает эпителий и соединительную ткань — дерму, которые вместе выполняют целый ряд функций. Основная из функций — защитная. Органы объединены в системы. Например, выделяют сердечно-сосудистую, мочеполовую, пищеварительную, дыхательную системы органов.

Организменный уровень. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многоклеточную живую систему, способную к самостоятельному существованию, интегрированную в сообщество себе подобных и неразрывно связанную с абиотическими и биотическими факторами окружающей среды. Одноклеточный организм, как следует из названия, представлен одной клеткой. Это все прокариоты, а из эукариот — одноклеточные растения (хлорелла), животные (амёба) и грибы (пенициллиум). Многоклеточный организм образован совокупностью тканей и органов, выполняющих наборы специфических функций взаимосвязанных между собой.

Популяционно-видовой уровень. Вид представляет собой систему надорганизменного уровня. Видом принято считать совокупность особей, сходных по структурно-функциональной организации, единых по происхождению, сходных в своих поведенческих реакциях, имеющих одинаковый кариотип, занимающих определённый ареал, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство, а также взаимодействующих определённым образом с факторами среды обитания и представителями других видов.

Вид реально существует в форме популяций — отдельных групп организмов, частично или полностью изолированных от других таких же совокупностей организмов своего вида. Именно в этой системе осуществляются элементарные эволюционные преобразования.

Биогеоценотический уровень. Биогеоценоз — совокупность живых организмов разного уровня организации, проживающих на одной территории, и факторов окружающей среды, влияющих на них. В биогеоценозе выделяют два компонента: биоценоз и экотоп. Под биоценозом понимают совокупность живых организмов различных систематических групп — животных, растений, грибов и микроорганизмов, обитающих на одной территории. Экотоп представляет собой совокупность факторов среды, воздействующих на биоценоз.

Биосферный уровень. Биосфера — самый высокий уровень организации жизни на нашей планете. Она представляет собой, по определению В. И. Вернадского, оболочку планеты, заселённую и активно преобразуемую живыми организмами. В биосфере выделяют живое вещество — совокупность всех живых организмов, неживое, или косное, вещество, биокосное и биогенное вещество. По ориентировочным оценкам, биомасса живого вещества составляет около 2,5 × 10¹² т. Причём биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелёными растениями. На биосферном уровне происходят круговорот веществ и превращение энергии, связанные

с жизнедеятельностью всех живых организмов, обитающих на Земле.

Все уровни отражают многообразие различных форм живого, возникшее на нашей планете с появлением жизни и увеличивающееся в процессе эволюции. Существование всех биосистем тесно связано с биосферой (поскольку они являются ее структурными компонентами), с использованием ее связей и возможностей. Однако в настоящее время все эти процессы в биосфере и ее возможности находятся под большим влиянием активного компонента биосферы — человека.

Органические молекулы составляют основную массу сухого вещества клетки.
Клетка является наименьшей структурно-функциональной единицей организации, а также единицей размножения и развития всех живых организмов.

Возникновение тканей и органов у многоклеточных животных и растений ознаменовало специализацию частей организма на выполнение различных функций.
Интеграция органов в системы привела к ещё большему усилению их функций и к ещё большим возможностям организма по использованию среды обитания.

< Предыдущая страница "Введение в общую биологию"

Следующая страница "Критерии живых систем" >