Какви са биологичните системи? Биологични системи: знаци, свойства, организация

Концепцията за системна многостепенна организация на живота е един от ключовете в съвременните природни науки. Всички биологични обекти според него са обединени на базата на определени характеристики и близки взаимоотношения и са изградени в определен йерархичен ред. Подобни принципи са универсални за цялата природа като цяло. Запознаването с биологичните системи е по-добре да започнем с дефинирането на ключовата концепция.

Пълна теория

Основите на концепцията бяха поставени в средата на миналия век от Лудвиг фон Берталанфи. Той е този, който е развил общата теория на системите. Тя обхваща всичко обекти на природата и обществото. Теорията разграничава биологичните, социалните, космическите, физическите, икономическите и другите системи, групирани в три основни категории: микрокосмос, макрокосмос и мегамир. Първите включват елементарни частици и атоми, на второ - всичко - от молекули до океани и континенти, до обектите от третия космос. Макрокосмосът включва и живи системи.

Основна концепция

Системата е съюз на елементи, основани на определени взаимоотношения, подчинени на определени закони. Организирането на такава структура, като правило, се състои от няколко подредени нива. В този случай всеки елемент може едновременно да бъде система от по-нисък ред. Важно свойство на такава организация: всичко е качествено различно от сбора от всички негови компоненти. Системата не е просто набор от характеристики на елементите, а се отличава с ново качество.

Всички обекти на живия свят са подобни структури. И качеството, което произтича от обединяването на няколко елемента, става ново проявление на живота.

отворен

Разбирането на биологичните системи изисква описание на друго свойство на подобни структури. Това взаимодействие с околната среда. В теоретична организация биологичните системи могат да бъдат затворени и отворени. На практика учените не знаят за напълно затворена структура. Всяка жива система непрекъснато взаимодейства с околната среда чрез някаква полупропусклива гранична обвивка. Клетките имат билипидна мембрана, а космическата станция има кожа. Социални системи са обединени чрез законодателни актове или определени взаимоотношения на хора.

Оказва се, че отговорът на въпроса "Какво е биологичните системи" могат да бъдат обобщени, както следва: набор от постоянно взаимодействие на живите клетки, която е построена през определен йерархичен ред и открити в различна степен, за да обменят с околната среда.

доказателства

Всички отличителни характеристики на разглежданите структури са едновременно критериите за разграничаване на живата природа от неживата. Да наречем признаците на биологичните системи с техните кратки характеристики:

1. Унифициран химичен състав. Всички природни обекти са изградени от едни и същи молекули. Обаче живата материя като основни елементи включва въглерод, азот, кислород и водород.
2. Метаболизъм със средата. Това вече е описано като свойство на откритостта на системата. Една от нейните проявления е енергийната зависимост на такива структури.
3. Възпроизвеждане (възпроизвеждане).
4. Наследствеността е свойство за предаване на характеристиките на структурата и функционирането от поколение на поколение.
5. Променливостта е собственост на придобиването на нови характеристики и умения през целия живот.
6. Растеж и развитие. Представлява насочена необратима промяна. Идентифициране на индивидуалното и историческото развитие на живите системи, наречени онтогени и филогенети.
7. Раздразнителност (рефлекси, таксита) е свойство да реагира на стимули и промени в околната среда.
8. Дискретен. Всяка жива система се състои от отделни, но взаимодействащи елементи, които формират йерархична структура.
9. Саморегулацията. Има вътрешни механизми за поддържане на хомеостазата, което допринася за оцеляването на системата. Саморегулирането се основава на принципа на негативната обратна връзка.
10. Ритмичност. Укрепване и отслабване на различните процеси на редовни интервали от време.

Нива на организация на биологичните системи

Всички описани свойства се запазват на всеки етап от йерархичната структура. Основните нива на организация на биологичните системи са доста произволни, тъй като всяка от тях може лесно да бъде разделена на няколко компонента. Като цяло има четири етапа на тази йерархия:

• молекулярно-генетично ниво;
• онтогенетично ниво;
• специфично за населението равнище;
• биогеоенотично ниво.

Нека да ги разгледаме по-подробно.

Молекулярно-генетично ниво

Тези макромолекули като протеини, липиди, въглехидрати и нуклеинови киселини са структурни елементи на организма, но сами по себе си не са местни пълноценен живот.

Всеки от тези елементи изпълнява функциите си. Въглехидратите са източник на енергия. Липидите са част от плазмена мембрана клетки. Те също са доставчик на енергия. Протеините изпълняват повечето от функциите на живота. Те се състоят от двадесет вида аминокиселини, които могат да се редуват в произволен ред. В резултат на това има огромен брой протеини, които могат да се справят с много различни работни места. Нуклеиновите киселини, ДНК и РНК са в основата на наследствеността.

Макромолекулите се комбинират в комплекси, образувайки клетъчни органели: рибозоми, митохондрии, миофибрили и т.н. Всички те са отговорни за някои биологични прояви, но те не достигат нивото на сложност, което може да се нарече живот.

Следваща стъпка

Какви биологични системи съставляват онтогенетичното ниво? Това са всички организми, започващи от едноклетъчни и завършващи с бозайници и хора, както и органи, тъкани и клетки на тялото. Всички тези елементи могат да се разглеждат като отделни нива на организация на биологичните системи, но за удобство и по силата на общите закони те се комбинират.

Клетката е елементарна структурна единица на структурата на организмите. Тя също така представя степента на сложност на биологичната система, върху която животът се явява като феномен. Както вече беше споменато, по-опростените структури осигуряват само отделни функции. Клетката е присъща на всички свойства на биологичните системи.

Тъканите и органите са междинни подложки на онтогенетичния етап. Те са последвани от многоклетъчен организъм. Тя се характеризира с способността за самостоятелно съществуване, развитие и възпроизвеждане. Това свойство отличава индивида и клетката от органите и тъканите.

Население и видове

От стъпка на стъпка, биологичните системи стават по-сложни. На следващото ниво се намират видове и популации. Първият е набор от индивиди, характеризиращи се с наследствена прилика в редица параметри: морфология, физиология, генетика, географско местоположение. И най-важното: организмите, които съставляват вида, могат свободно да се кръстосват и да оставят плодородно потомство.

Групата индивиди заема определена територия, която се нарича район на местообитание. Доста често се разкъсва от различни географски пречки. В резултат на това видовете се разпадат на няколко относително изолирани популации. Естествено, условията на отделяне от останалите видове допринасят за натрупването на определен генетичен материал. При силно отклонение на характеристиките на популациите се появяват нови видове.

екосистеми

В йерархичната стълба зад популациите и видовете следва общността, биогеоценозата и биосферата. Първата е съвкупност от популации от различни видове, разположени на същата територия. Изолирайте растителни, животински и микробни общности. Тяхната съвкупност в рамките на една област ще бъде наречена биоценоза. Тези нива на биологични системи се характеризират с тясна взаимосвързаност на всички индивиди.

Условията, при които съществуват организми, постоянно ги засягат. Цялата съвкупност от подобни фактори на неживата природа Това местообитание обикновено се нарича биотоп. Екологията и общностите от организми са в постоянно взаимодействие, има цикъл на материя и енергия. Затова биотоп и биоценоза комбинират в biogeocoenosis или екосистема. Това ниво се характеризира и с всички характеристики на живите: той е постоянно в контакт с околната среда, тя се управлява на принципа на саморегулиране процеси са обект на определени цикли.

На най-високото равнище на йерархията е биосферата на Земята - черупка, обитавана от живи същества. Човешката дейност оказва огромно влияние върху нея, което все повече води до появата на екологични бедствия.

Какво е това? биологични системи? Всъщност това са всички живи същества, които ни заобикалят. Човекът се различава от другите елементи в биосферата в способността да бъде наясно и поради това да пренасочва и променя своята дейност. Докато тази способност Homo sapiens работи срещу природата. Но благодарение на нея имаме шанс да поправим всичко.