Уровни интеграции и организации живой материи
Жизнь на Земле является результатом длительного процесса эволюции и существует в виде живых
организмов, для которых характерны следующие особенности:
• организация – построение комплекса элементов, взаимодействующих друг с другом и подчиняющихся
целому (совокупность органов, участвующих в пищеварении, образует пищеварительную систему;
совокупность жизненно важных систем составляет организм);
• структура – способ внутренней организации системы, в которой устанавливаются определенные
связи (например, каждая составная часть пищеварительной системы – ротовая полость, желудок, кишечник,
печень – имеют определенное строение; каждый организм характеризуется определенным
строением, обусловленным уровнем организации);
• функция – активность структурного элемента, направленная на поддержание целостности (каждый
орган пищеварительной системы выполняет одну или несколько функций, обеспечивающих расщепление
питательных веществ; каждая система органов выполняет определенную функцию, обеспечивающую
существование организма).
Для живой материи характерны уровни интеграции и уровни организации.
Уровни интеграции отражают определенные качества материи. Они представлены как неживыми
системами (атомы, ионы, молекулы), так и живыми системами (клетки, ткани, органы). На этих уровнях
жизнь можно исследовать, хотя она не существует самостоятельно, т. к. не наблюдаются все свойства
живого. К этим уровням относятся:
• молекулярный уровень – представлен макромолекулами (ДНК, белки) в пределах одной клетки;
• клеточный уровень – представлен различными типами клеток в рамках ткани;
• тканевой уровень – представлен разными типами тканей в органе;
• органный уровень – представлен разными органами в рамках организма.
Изолированные культуры клеток и тканей можно поддерживать вне организма (in vitro) длительное
время. Однако эти системы не могут существовать независимо, т. к. не обладают всеми свойствами живого
(например, саморегуляцией, самовоспроизводством и др.)
Уровни интеграции важны в организации жизни, но только те из них, которые имеют универсальный
характер, составляют уровни организации. Для них характерна специфическая организация,
свойственная только биологическим системам, проявляющим все свойства живой материи.
Уровнями организации живой материи являются следующие:
• индивидуальный уровень – представлен отдельными особями, одноклеточными (амеба, инфузория-
туфелька, хлорелла и др.) и многоклеточными (горох, картофель, волк, обезьяна и др.);
• популяционный уровень (или видовой)
– представлен популяцией из особей
или другими формами существования
вида (прайд у львов, косяк у рыб,
табун у лошадей);
• биоценотический уровень – представлен
различными биоценозами (водными,
наземными и др.);
• биосферный уровень – представлен
биосферой Земли, в основе существования
которой лежат биогеохимические
круговороты материи и энергии.
Уровни интеграции и организации живой материи
Органный уровень
Тканеый уровень
Молекулярный
уровень
Клеточный уровень
Индивидуальный уровень
Популяционный уровень
Биоценотический уровень
Биосферный уровень
4. Экология и охрана окружающей среды 121
Жизнь обеспечивается основными свойствами живых организмов:
1. Генетическая программа
Это совокупность генетической информации, накопленной в ходе эволюции и обеспечивающей
существование вида в определенных условиях окружающей среды. Эта информация хранится и реализуется
при участии нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Точные механизмы реализации генетической
программы обеспечивают непрерывность и преемственность особи, вида и т. д.
Программы делятся на:
а) программы, обеспечивающие существование самих организмов (добыча пищи, защита от врагов,
адаптация к факторам среды);
б) программы, обеспечивающие существование структурных элементов организмов (программы
клеточных органоидов, клеток, тканей и т. д.);
в) программы, обеспечивающие более высокий уровень развития, иногда во вред отдельным механизмам
(некоторые виды рыб мигрируют во время нереста и погибают после этого, служа кормом
для мальков).
2. Самовоспроизводство
Самовоспроизводство заключается в способности живых организмов производить себе подобных.
Организмы размножаются двумя основными путями: бесполым (фрагментами мицелия, почкованием,
спорами, видоизмененными корнями и стеблями) и половым (при слиянии специализированных
клеток – гамет). При бесполом размножении обычно образуются идентичные потомки, в то
время как потомство, полученное при половом размножении, отличается разнообразием и сочетает
признаки обоих родителей.
Тип размножения зависит от многих факторов: уровня развития организма, длительности жизненного
цикла, пролиферативности, адаптации к условиям среды и др.
3. Целостность
Это свойство живых организмов обеспечивает их существование как целостной системы во взаимодействии
с внешней средой. При этом индивидуальность каждого из элементов этой системы
сохраняется. Например, организм человека – это целостная система, состоящая из органов, выполняющих
разные функции. Биоценоз также функционирует как целостная система благодаря своим
основным элементам: продуцентам, консументам и редуцентам.
4. Гетерогенность
Гетерогенность обеспечивает структурное и функциональное разнообразие биологических систем.
Являясь единым целым, каждая биологическая система состоит из многочисленных идентичных
или различающихся элементов, которые обеспечивают ее существование. Гетерогенность
способствует адаптации системы, независимо от уровня ее организации (разнообразие органов растений
и животных; возрастное и половое разнообразие в популяции).
Гетерогенность определяет установление динамического равновесия. Исходя из этого, гетерогенность
не может быть абсолютной.
5. Динамическое равновесие
Динамическое равновесие биологических систем обусловлено непрерывным обменом материи и
энергии с окружающей средой, в результате чего обеспечивается постоянное самообновление. Оно
сочетает в себе две противоположные характеристики – стабильность и изменчивость.
Данное свойство обеспечивает организацию биологических систем за счет уменьшения энтропии.
6. Саморегуляция
На разных уровнях организации живой материи существуют различные механизмы саморегуляции,
в основе которых лежит принцип обратной связи (fееdback). На индивидуальном уровне саморегуляция
находится под контролем нервной и эндокринной систем, а на уровне биоценоза обеспечивается
трофическими связями.
122 4. Экология и охрана окружающей среды
7. Информационный характер
Живая материя имеет информационный характер, т. е. способна принимать, хранить и передавать
информацию в рамках биологической системы. В передаче этой информации участвуют различные
стимулы:
а) физические – звуки (у дельфинов), цвета (у рыб, пресмыкающихся) и др.;
б) химические – привлекающие и/или отпугивающие вещества (у насекомых, пресмыкающихся,
млекопитающих);
в) биологические – поведенческие реакции (особенно в брачный период у млекопитающих, птиц,
рыб, насекомых).
Восприятие информации зависит от уровня организации живых систем. Обычно информация
передается с избытком, т. к. не вся она достигает места назначения.
8. Завершенность ответов
Живые организмы способны адекватно отвечать на меняющиеся условия среды, что позволяет
им приспособиться к этим условиям.
Жизнь на Земле является результатом длительного процесса эволюции и существует в виде живых
организмов, для которых характерны следующие особенности:
• организация – построение комплекса элементов, взаимодействующих друг с другом и подчиняющихся
целому (совокупность органов, участвующих в пищеварении, образует пищеварительную систему;
совокупность жизненно важных систем составляет организм);
• структура – способ внутренней организации системы, в которой устанавливаются определенные
связи (например, каждая составная часть пищеварительной системы – ротовая полость, желудок, кишечник,
печень – имеют определенное строение; каждый организм характеризуется определенным
строением, обусловленным уровнем организации);
• функция – активность структурного элемента, направленная на поддержание целостности (каждый
орган пищеварительной системы выполняет одну или несколько функций, обеспечивающих расщепление
питательных веществ; каждая система органов выполняет определенную функцию, обеспечивающую
существование организма).
Для живой материи характерны уровни интеграции и уровни организации.
Уровни интеграции отражают определенные качества материи. Они представлены как неживыми
системами (атомы, ионы, молекулы), так и живыми системами (клетки, ткани, органы). На этих уровнях
жизнь можно исследовать, хотя она не существует самостоятельно, т. к. не наблюдаются все свойства
живого. К этим уровням относятся:
• молекулярный уровень – представлен макромолекулами (ДНК, белки) в пределах одной клетки;
• клеточный уровень – представлен различными типами клеток в рамках ткани;
• тканевой уровень – представлен разными типами тканей в органе;
• органный уровень – представлен разными органами в рамках организма.
Изолированные культуры клеток и тканей можно поддерживать вне организма (in vitro) длительное
время. Однако эти системы не могут существовать независимо, т. к. не обладают всеми свойствами живого
(например, саморегуляцией, самовоспроизводством и др.)
Уровни интеграции важны в организации жизни, но только те из них, которые имеют универсальный
характер, составляют уровни организации. Для них характерна специфическая организация,
свойственная только биологическим системам, проявляющим все свойства живой материи.
Уровнями организации живой материи являются следующие:
• индивидуальный уровень – представлен отдельными особями, одноклеточными (амеба, инфузория-
туфелька, хлорелла и др.) и многоклеточными (горох, картофель, волк, обезьяна и др.);
• популяционный уровень (или видовой)
– представлен популяцией из особей
или другими формами существования
вида (прайд у львов, косяк у рыб,
табун у лошадей);
• биоценотический уровень – представлен
различными биоценозами (водными,
наземными и др.);
• биосферный уровень – представлен
биосферой Земли, в основе существования
которой лежат биогеохимические
круговороты материи и энергии.
Уровни интеграции и организации живой материи
Органный уровень
Тканеый уровень
Молекулярный
уровень
Клеточный уровень
Индивидуальный уровень
Популяционный уровень
Биоценотический уровень
Биосферный уровень
4. Экология и охрана окружающей среды 121
Жизнь обеспечивается основными свойствами живых организмов:
1. Генетическая программа
Это совокупность генетической информации, накопленной в ходе эволюции и обеспечивающей
существование вида в определенных условиях окружающей среды. Эта информация хранится и реализуется
при участии нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Точные механизмы реализации генетической
программы обеспечивают непрерывность и преемственность особи, вида и т. д.
Программы делятся на:
а) программы, обеспечивающие существование самих организмов (добыча пищи, защита от врагов,
адаптация к факторам среды);
б) программы, обеспечивающие существование структурных элементов организмов (программы
клеточных органоидов, клеток, тканей и т. д.);
в) программы, обеспечивающие более высокий уровень развития, иногда во вред отдельным механизмам
(некоторые виды рыб мигрируют во время нереста и погибают после этого, служа кормом
для мальков).
2. Самовоспроизводство
Самовоспроизводство заключается в способности живых организмов производить себе подобных.
Организмы размножаются двумя основными путями: бесполым (фрагментами мицелия, почкованием,
спорами, видоизмененными корнями и стеблями) и половым (при слиянии специализированных
клеток – гамет). При бесполом размножении обычно образуются идентичные потомки, в то
время как потомство, полученное при половом размножении, отличается разнообразием и сочетает
признаки обоих родителей.
Тип размножения зависит от многих факторов: уровня развития организма, длительности жизненного
цикла, пролиферативности, адаптации к условиям среды и др.
3. Целостность
Это свойство живых организмов обеспечивает их существование как целостной системы во взаимодействии
с внешней средой. При этом индивидуальность каждого из элементов этой системы
сохраняется. Например, организм человека – это целостная система, состоящая из органов, выполняющих
разные функции. Биоценоз также функционирует как целостная система благодаря своим
основным элементам: продуцентам, консументам и редуцентам.
4. Гетерогенность
Гетерогенность обеспечивает структурное и функциональное разнообразие биологических систем.
Являясь единым целым, каждая биологическая система состоит из многочисленных идентичных
или различающихся элементов, которые обеспечивают ее существование. Гетерогенность
способствует адаптации системы, независимо от уровня ее организации (разнообразие органов растений
и животных; возрастное и половое разнообразие в популяции).
Гетерогенность определяет установление динамического равновесия. Исходя из этого, гетерогенность
не может быть абсолютной.
5. Динамическое равновесие
Динамическое равновесие биологических систем обусловлено непрерывным обменом материи и
энергии с окружающей средой, в результате чего обеспечивается постоянное самообновление. Оно
сочетает в себе две противоположные характеристики – стабильность и изменчивость.
Данное свойство обеспечивает организацию биологических систем за счет уменьшения энтропии.
6. Саморегуляция
На разных уровнях организации живой материи существуют различные механизмы саморегуляции,
в основе которых лежит принцип обратной связи (fееdback). На индивидуальном уровне саморегуляция
находится под контролем нервной и эндокринной систем, а на уровне биоценоза обеспечивается
трофическими связями.
122 4. Экология и охрана окружающей среды
7. Информационный характер
Живая материя имеет информационный характер, т. е. способна принимать, хранить и передавать
информацию в рамках биологической системы. В передаче этой информации участвуют различные
стимулы:
а) физические – звуки (у дельфинов), цвета (у рыб, пресмыкающихся) и др.;
б) химические – привлекающие и/или отпугивающие вещества (у насекомых, пресмыкающихся,
млекопитающих);
в) биологические – поведенческие реакции (особенно в брачный период у млекопитающих, птиц,
рыб, насекомых).
Восприятие информации зависит от уровня организации живых систем. Обычно информация
передается с избытком, т. к. не вся она достигает места назначения.
8. Завершенность ответов
Живые организмы способны адекватно отвечать на меняющиеся условия среды, что позволяет
им приспособиться к этим условиям.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu