Co jsou biologické systémy? Biologické systémy: znaky, vlastnosti, organizace

Koncept systémové víceúrovňové organizace života je jedním z klíčů v moderní přírodní vědě. Všechny biologické objekty jsou podle ní spojeny na základě určitých vlastností a blízkých vztahů a jsou postaveny v určitém hierarchickém uspořádání. Podobné zásady jsou univerzální pro celou přírodu jako celek. Poznání toho, jaké jsou biologické systémy, je lepší začít s definicí klíčového konceptu.

Komplexní teorie

Základy konceptu položil v polovině minulého století Ludwig von Bertalanffy. Byl to ten, kdo vyvinul obecnou teorii systémů. Pokrývá všechny objekty přírody a společnost. Teorie odlišuje biologické, společenské, kosmické, fyzické, ekonomické a jiné systémy, které jsou seskupeny do tří hlavních kategorií: mikrokosmu, makrokosmu a megamir. První zahrnují elementární částice a atomy, druhé - vše od molekul až po oceány a kontinenty, objekty třetího prostoru. Makrokosmos také zahrnuje živé systémy.

Základní pojetí

Systém je spojením prvků založených na určitých vztazích, podléhajících určitým zákonům. Organizace takové struktury se zpravidla skládá z několika uspořádaných úrovní. V tomto případě může být každý prvek zároveň systémem nižšího řádu. Důležitou vlastností takové organizace: celý se kvalitativně liší od součtu všech jeho složek. Systém není jen sada vlastností prvků, ale je charakterizována nějakou novou kvalitou.

Všechny objekty žijícího světa jsou podobné struktury. A kvalita, která vychází ze sjednocení několika prvků, se stává novým projevem života.

Otevřít

Pochopení toho, jaké jsou biologické systémy, vyžaduje popis jiné vlastnosti podobných struktur. Tato interakce s prostředím. V teorie organizace biologické systémy mohou být uzavřené i otevřené. V praxi vědci neznají úplně uzavřenou strukturu. Každý živý systém neustále interaguje s okolním prostředím prostřednictvím nějakého poloprůpustného ohraničujícího prostředí. Buňky mají bilipidovou membránu a vesmírná stanice má kůži. Sociální systémy jsou sjednoceny prostřednictvím legislativních aktů nebo určitých vztahů lidí.

Ukázalo se, že odpověď na otázku „Co je to biologické systémy“, lze shrnout následovně: soubor neustálé interakce živých buněk, který byl postaven v určitém hierarchickém pořadí a otevřené různé míře, k výměně s okolím.

Symptomy

Všechny charakteristické rysy zvažovaných struktur jsou současně kritérii pro rozlišení živé přírody od neživé. Označme znaky biologických systémů s jejich stručnými charakteristikami:

1. Jednotné chemické složení. Všechny přírodní objekty jsou postaveny ze stejných molekul. Avšak živá hmota jako hlavní prvky zahrnuje uhlík, dusík, kyslík a vodík.
2. Metabolismus s médiem. To je již popsáno vlastnost otevřenosti systému. Jedním z jeho projevů je energetická závislost těchto struktur.
3. Reprodukce (reprodukce).
4. Dědictví je vlastnost, která přenáší vlastnosti struktury a fungování z generace na generaci.
5. Variabilita je vlastností získávání nových vlastností a dovedností po celý život.
6. Růst a rozvoj. Představuje směrovou nezvratnou změnu. Identifikujte individuální a historický vývoj živých systémů, jmenovitě ontogeny a fylogeneze.
7. Podrážděnost (reflexe, taxi) je vlastnost, která reaguje na podněty a změny v životním prostředí.
8. Diskrétnost. Každý živý systém se skládá ze samostatných, ale vzájemně se ovlivňujících prvků, které tvoří hierarchickou strukturu.
9. Samoregulace. Existují interní mechanismy pro udržení homeostázy, které přispívají k přežití systému. Samoregulace je založena na principu negativní zpětné vazby.
10. Rytmicita. Posilování a oslabování různých procesů v pravidelných intervalech.

Úrovně organizace biologických systémů

Všechny popsané vlastnosti jsou zachovány v jakékoli fázi hierarchické struktury. Hlavní úrovně organizace biologických systémů jsou poměrně libovolné, protože některé z nich lze snadno rozdělit do několika složek. Obecně platí, že existují čtyři fáze této hierarchie:

• molekulární-genetická úroveň;
• ontogenetická úroveň;
• úroveň obyvatelstva;
• biogeokenotickou úroveň.

Pojďme se na ně podrobněji zabývat.

Molekulárně-genetická úroveň

Tyto makromolekuly, jako proteiny, lipidy, sacharidy a nukleových kyselin, jsou konstrukční prvky organismu, ale samy o sobě nejsou nativní plné život.

Každý z těchto prvků plní své funkce. Sacharidy jsou zdrojem energie. Lipidy jsou součástí plazmatickou membránu buněk. Jsou také dodavatelem energie. Proteiny vykonávají většinu životních funkcí. Skládají se z dvaceti odrůd aminokyselin, které se mohou střídat v náhodném pořadí. V důsledku toho existuje obrovské množství bílkovin, které dokážou zvládnout velmi odlišné pracovní místa. Nukleové kyseliny, DNA a RNA jsou základem dědičnosti.

Makromolekuly jsou kombinovány do komplexů, které tvoří buněčné organely: ribosomy, mitochondrie, myofibrily a tak dále. Všichni jsou odpovědní za určité biologické projevy, ale nedosahují úrovně složitosti, kterou lze nazvat životem.

Další krok

Jaké biologické systémy tvoří ontogenetickou úroveň? Jedná se o všechny organismy, které začínají od jednobuněčného a končí s savci a lidmi, stejně jako orgány, tkáně a buňky těla. Všechny tyto prvky mohou být považovány za samostatné úrovně organizace biologických systémů, nicméně pro pohodlí a podle obecných zákonů jsou kombinovány.

Buňka je základní strukturní jednotkou struktury organismů. Představuje také úroveň složitosti biologického systému, na němž se život jako první objevuje jako fenomén. Jak již bylo uvedeno, jednodušší struktury poskytují pouze samostatné funkce. Cage je vlastnictvím všech vlastností biologických systémů.

Tkáně a orgány jsou mezilehlá podúrovnice ontogenetického stupně. Za nimi následuje mnohobuněčný organismus. Je charakterizována schopností samostatné existence, rozvoje a reprodukce. Tato vlastnost rozlišuje jedince a buňku od orgánů a tkání.

Populace a druhy

Krok za krokem se biologické systémy stávají složitějšími. Na další úrovni se nacházejí druhy a populace. První je soubor osob charakterizovaných dědičnou podobností v řadě parametrů: morfologie, fyziologie, genetika, geografická poloha. A co je nejdůležitější: organismy, které tvoří tento druh, jsou schopné svobodně se křížit a opustit úrodné potomstvo.

Skupina jednotlivců zaujímá určité území, které se nazývá oblast stanoviště. Často se rozkládá různými zeměpisnými překážkami. V důsledku toho se tento druh rozpadá na několik relativně izolovaných populací. Samozřejmě podmínky pro oddělení od ostatních druhů přispívají k akumulaci určitého genetického materiálu. Se silnou divergencí vlastností populací se objevují nové druhy.

Ekosystémy

V hierarchickém žebříčku za obyvatelstvem a druhou následuje komunita, biogeocenóza a biosféra. První je sbírka populací různých druhů umístěných na stejném území. Izolujte rostlinné, živočišné a mikrobiální komunity. Jejich úplnost v rámci jedné oblasti bude nazývána biocenózou. Tyto úrovně biologických systémů se vyznačují těsným propojením všech jedinců.

Podmínky, v nichž existují organismy, je neustále ovlivňují. Celý souhrn podobných faktory neživé povahy Tento biotop je obvykle nazýván biotopem. Prostředí a společenství organismů jsou v neustálé interakci, existuje cyklus hmoty a energie. Proto jsou biotop a biocenóza spojeny do biogeocenózy nebo ekosystému. Tato úroveň je také charakterizována všemi znaky žijícího: je neustále v kontaktu s prostředím, řízení v něm probíhá na principu samoregulace, procesy podléhají určitým cyklům.

Na nejvyšší úrovni hierarchie je biosféra Země - skořápka obývaná živými bytostmi. Lidská činnost na ni působí obrovsky, což stále více vede k vzniku ekologických katastrof.

Co je biologické systémy? Ve skutečnosti jsou to všechny živé věci, které nás obklopují. Člověk se liší od ostatních prvků biosféry ve schopnosti být si vědom, a proto přesměrovat a změnit své aktivity. Zatímco tato schopnost Homo sapiens funguje proti přírodě. Je to však díky ní, že máme možnost všechno opravit.