Понятие биологической системы, биологического объекта, гомеостаз. Биологическая система

Понятие открытой системы ввел Л. фон Берталанфи. Основные отличительные черты открытых систем - способность обмениваться со средой массой, энергией и информацией. К ним безусловно относятся биологические системы.

Одна из наиболее полных и интересных классификаций по уровням сложности предложена К. Боулдингом. Выделенные в ней уровни приведены в табл. 1.

О казино вулкан отзывы пишет достаточно много игроков казино вулкан автоматы , вступайте. Тип системы	Уровень сложности
Живые системы	Открытые системы с самосохраняемой структурой (первая ступень, на которой возможно разделение на живое и неживое)	Клетки, гомеостат
	Живые организмы с низкой способностью воспринимать информацию	Растения
	Живые организмы с более развитой способностью воспринимать информацию, но не обладающие самосознанием	Животные
	Системы, характеризующиеся самосознанием, мышлением и нетривиальным поведением
	Социальные системы	Социальные организации
	Трансцендентные системы или системы, лежащие в настоящий момент вне нашего познания

Мир живых существ, включая человека, представлен биологическими (живыми) системами различной структурной организации и разного уровня соподчинения, или согласованности. Остановимся на понятии «биологическая система», признаках биологических систем и их уровнях.

Биологические системы – это объекты различной сложности, имеющие несколько уровней структурно-функциональной организации и представляющие собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

Примерами биологических систем являются: клетка, ткани, органы, организмы, популяции, виды, биоценозы, экосистемы разных рангов и биосфера.

Элементарной биологической системой, т.е. системой самого низшего ранга, является клетка, т.к. нет систем еще более низкого ранга, которые бы обладали всей совокупностью признаков, присущих биологическим системам.

Человек занимает особое место среди систем, он не только живет в мире систем, но и сам является системой, персонифицированной составляющей природы.

Гомеостаз

Жизнедеятельность организма, как открытой биосистемы обеспечивается процессами, упорядоченными во времени и пространстве, приуроченными к определённой системе жизнеобеспечения. Эти процессы образуют три потока:

1.информационный 2.поток веществ 3.поток энергии

Вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются веществам живого организма и из них строится тело. Эти процессы называют ассимиляцией или пластическим обменом.

С другой стороны сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Эти процессы называют диссимиляцией или энергетическим обменом.

Обмен веществ обеспечивает гомеостаз организма.

Эти потоки осуществляются непрерывно и составляют условия существования организма в постоянно меняющейся окружающей среде.

Под руководством нервной и эндокринной систем системы жизнеобеспечения поддерживают процессы внутри организма в оптимальном режиме.

"Гомеостаз – относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды, а также устойчивость физиологических функций организма".

К. Бернар Гомеостаз - это способность организма поддерживать основные параметры жизнедеятельности на оптимальном уровне. Важным аспектом гомеостаза организма является стабильность развития (морфогенетический гомеостаз) -способность организма к формированию генетически детерминированного фенотипа при минимальном уровне онтогенетических нарушений.

Также смотрите:

Результаты и обсуждение. Исследование активности карбоксипептидазы N в сыворотке крови онкологических больных при химиотерапевтическом воздействии
Результаты исследования показали увеличение активности КПN у онкологических больных в период до проведения химиотерапии по сравнению с контрольной группой в 2 раза, и уменьшение активности фермента после проведения химиотерапии, по отношению к периоду до начала лечени...

Бонитировка угодий района по косуле
Хорошие угодья (I бонитета) – угодья, в которых преобладают свойственные и благоприятные для обитания типы угодий. Непригодных для вида нет. Защитно-гнездовые условия хорошие. В таких угодьях имеется обильный и разнообразный набор кормов, устойчивый по годам. Это стац...

Дон - река в Европейской части России. По площади водосбора, равной 422 тыс. км² уступает только Волге, Днепру и Каме. Длина реки - 1870 км. Название происходит от скифо-сарматского dānu, осетинского "дон" вода, река. Исток Дона расположен в север...

Уровневая организация и эволюция

На нашей планете обитает множество различных живых организмов. Они не существуют сами по себе, а взаимодействуют с окружающей их средой и друг с другом. Таким образом, наш мир живых организмов это совокупность биологических систем разной сложности, которые образуют единую структуру. Мы можем увидеть разницу на примере одной клетки или множества клеток, одной особи или множества особей. Совокупность множества клеток может быть тканью или органом, совокупность нескольких особей может быть стаей или популяцией.

В результате эволюции наш мир стал представляться как многоуровневая система. Сначала появлялись простые уровни организации материи, потом они становились составными частями более сложных уровней. Вследствие этого уровневая организация и эволюция являются отличительными признаками всего живого.

Основные уровни организации живой природы

Клеточный уровень представлен как отдельно живущими клетками, так и клетками, входящими в состав живых организмов. Клетка это структурная единица всех живых организмов, которая обеспечивает их размножение и развитие.

Организменный уровень - это многоклеточные и одноклеточные организмы, такие как растения, животные, грибы и бактерии. Основные процессы, характеризующие этот уровень, это размножение, онтогенез, гомеостаз, раздражимость, движение и метаболизм.

Популяционно-видовой уровень - это то огромное множество различных видов живых существ и их популяций, которые существуют на планете. На этом уровне под действием факторов эволюции происходит образование новых видов.

Биогеоценотический уровень еще называют экосистемным. На этом уровне существуют организмы различных видов, но они связаны экологическими факторами среды обитания. Тут формируются пищевые цепи, происходит круговорот веществ и энергии.

Биосферный уровень - это самый высший уровень организации живой материи. Биосфера охватывает все уровни организации и все явления, происходящие на Земле. На биосферном уровне живое и не живое вещество взаимодействую друг с другом. Этот уровень включает в себя антропогенное воздействие человека на окружающую природу.

Биологические системы

Это определенная организация живой материи, связанная между собой и образующая единое целое. Биологической системой может быть лес, в котором сосуществуют хищники, грызуны, деревья, насекомые, трава. Биологической системой так же может быть одна единственная клетка, в которой слаженно работают органоиды, происходит синтез веществ, и др. процессы.

Общие признаки биологических систем

Что такое жизнь? По одному из определений жизнь - это совокупность явлений, которые сопротивляются смерти. До сих пор не определена четкая грань между живым и неживым. Однако можно выявить некоторые общие признаки, присущие только живым организмам. Живые биологические системы имеют гораздо более высокий уровень организации, чем неорганическая природа. Биологические системы постоянно обмениваются с окружающей средой энергией, веществом, информацией, что делает их открытыми системами, и позволяет противостоять разрушению.

Рассмотрим фундаментальные свойства живых систем:

Клеточное строение имеют все живые организмы (за исключением вирусов). Некоторые организмы состоят из множества клеток, такие как грибы, животные и растения, а некоторые лишь из одной. Однако клетки всех этих организмов имеют способность к самовоспроизведению, росту, развитию и обмену веществ.

Особенности химического состава. В состав живых организмов входят такие же элементы, которые присущи неживой природе. Однако соотношение этих веществ различно. В живой природе 98 % веществ составляют углерод, кислород, водород и азот. В состав живых организмах входят четыре группы органических соединений: белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Эти вещества - редкость в неживой природе.

Обмен веществ. Основой жизнедеятельности клетки является метаболизм. Все живые существа получают питательные вещества из внешней среды и выделяют в нее конечные продукты обмена. Поступившие в организм питательные вещества трансформируются в энергию, которая используется в процессе жизнедеятельности.

Гомеостаз. Только биологические системы способны поддерживать относительное постоянство и свойства. Гомеостаз - это состояние, которое позволяет организмам сохранять свое постоянство с помощью химических реакций, поддерживать равновесие и преодолевать сопротивление окружающей среды.

Раздражимость. Все живые организмы способны реагировать на внешние или внутренние воздействия, что говорит о взаимодействии их с окружающей средой. Например, человек реагирует на такие воздействия с помощь нервной системы, а растения с помощью таксисов (например, растения тянутся к свету).

Движение - это проявление жизнедеятельности. Все живое способно двигаться, что обеспечивает активное взаимодействие с окружающей средой.

Например: постоянное движение цитоплазмы в клетке, движения цветка в зависимости от времени суток, использование жгутиков или ресничек одноклеточными организмами или использование специальных органов движения.

Рост и развитие. Рост это изменение размеров организма, а развитие - это изменение качества организма. Развитие представлено онтогенезом (индивидуальным развитием) и филогенезом (историческим развитием).

Воспроизведение. Одно из самых главных свойств живой материи - это способность воспроизводить себе подобных. Размножение осуществляется на всех уровнях:редупликации ДНК, воспроизводство органоидов в клетке, деление самой клетки, бесполое и половое размножение живых существ.

Эволюция. Живая природа постоянно развивается - изменяется генетический состав популяций, появляются и исчезают виды, экосистема преобразуется. В процессе эволюции живые существа способны передавать из поколения в поколения определенные признаки, а так же изменяться и приобретать новые признаки. За счет приобретения новых признаков, организмы могут приспосабливаться к изменениям окружающей среды.

Концепция системной многоуровневой организации жизни — одна из ключевых в современном естествознании. Все биологические объекты, согласно ей, объединяются на основе некоторых признаков и тесных взаимоотношений и выстраиваются в определенном иерархическом порядке. Схожие принципы универсальны для всей природы в целом. Знакомство с тем, что такое биологические системы, лучше начать с определения ключевого понятия.

Всеобъемлющая теория

Основы концепции были заложены в середине прошлого столетия Людвигом фон Берталанфи. Именно он разработал общую теорию систем. Она охватывает все и общества. Теория выделяет биологические, социальные, космические, физические, экономические и прочие системы, объединяющиеся в три крупные категории: микромир, макромир и мегамир. К первому относятся элементарные частицы и атомы, ко второму — все, от молекул до океанов и материков, к третьему — космические объекты. Макромир включает и живые системы.

Основное понятие

Система — объединение элементов, базирующееся на определенных взаимоотношениях, подчиненных некоторым законам. Организация подобной структуры, как правило, состоит из нескольких упорядоченных уровней. При этом каждый элемент может одновременно быть и системой менее высокого порядка. Важное свойство подобной организации: целое качественно отлично от суммы всех своих составляющих. Система - не просто набор характеристик элементов, она отличается неким новым качеством.

Все объекты живого мира представляют собой подобные структуры. Причем качеством, возникающим в результате объединения нескольких элементов, становится новое проявление жизни.

Открытые

Понимание того, что такое биологические системы, требует описания еще одного свойства подобных структур. Это взаимодействие с окружающей средой. В биологических систем может быть как замкнутой, так и открытой. На практике ученым не известно ни одной полностью закрытой структуры. Любая живая система постоянно взаимодействует с окружающей средой через некоторую полупроницаемую пограничную оболочку. У клеток — это билипидная мембрана, у космической станции — обшивка. объединяются посредством законодательных актов или определенных взаимоотношений людей.

Получается, ответ на вопрос «Что такое биологические системы?» можно сформулировать следующим образом: это совокупность постоянно взаимодействующих живых элементов, выстроенная в определенном иерархическом порядке и открытая в той или иной степени для обмена с окружающей средой.

Признаки

Все отличительные характеристики рассматриваемых структур — это одновременно и критерии отличия живой природы от неживой. Назовем признаки биологических систем с их краткой характеристикой:

Единый химический состав. Все природные объекты построены из одних и тех же молекул. Однако живая материя в качестве основных элементов включает углерод, азот, кислород и водород.
Обмен веществ со средой. Это уже описанное свойство открытости системы. Одно из его проявлений — энергозависимость подобных структур.
Самовоспроизведение (размножение).
Наследственность — свойство передавать особенности строения и функционирования из поколения в поколение.
Изменчивость — свойство приобретать в течение жизни новые характеристики и навыки.
Рост и развитие. Представляют собой направленное необратимое изменение. Выделяют индивидуальное и историческое развитие живых систем, называемые онтогенезом и филогенезом соответственно.
Раздражимость (рефлексы, таксисы) — свойство реагировать на стимулы и изменения окружающей среды.
Дискретность. Любая живая система состоит из отдельных, но взаимодействующих элементов, образующих иерархическую структуру.
Саморегуляция. Существуют внутренние механизмы поддержания гомеостаза, способствующие выживаемости системы. Саморегуляция основана на принципе отрицательной обратной связи.
Ритмичность. Усиление и ослабление различных процессов через равные промежутки времени.

Уровни организации биологических систем

Все описанные свойства сохраняются на любой ступени иерархической структуры. Основные уровни организации биологических систем выделяются достаточно условно, поскольку любой из них легко разделить на несколько составляющих. В общем случае говорят о четырех ступенях этой иерархии:

молекулярно-генетический уровень;
онтогенетический уровень;
популяционно-видовой уровень;
биогеоценотический уровень.

Остановимся на них подробнее.

Молекулярно-генетический уровень

Такие макромолекулы, как белки, липиды, углеводы и нуклеиновые кислоты, представляют собой структурные элементы организмов, но сами по себе не являются носителями полноценной жизни.

Каждый из названных элементов выполняет свои функции. Углеводы — источник энергии. Липиды входят в состав клеток. Также они являются поставщиком энергии. Белки выполняют большую часть жизненных функций. Они состоят из двадцати разновидностей аминокислот, которые могут чередоваться в произвольном порядке. В результате существует огромное количество белков, способных справляться с самой разной работой. Нуклеиновые кислоты, ДНК и РНК, — основа наследственности.

Макромолекулы объединяются в комплексы, образуя органоиды клетки: рибосомы, митохондрии, миофибриллы и так далее. Все они отвечают за отдельные биологические проявления, однако не достигают того уровня сложности, который можно назвать жизнью.

Следующая ступень

Какие биологические системы составляют онтогенетический уровень? Это все организмы, начиная от одноклеточных и заканчивая млекопитающими и человеком, а также органы, ткани и клетки тела. Все названные элементы могут рассматриваться как отдельные уровни организации биологических систем, однако для удобства и в силу общих закономерностей они объединены.

Клетка — элементарная структурная единица строения организмов. Она же представляет собой тот уровень сложности биологической системы, на котором впервые возникает жизнь как явление. Как уже было сказано, более простые структуры обеспечивают лишь отдельные функции. Клетке же присущи все свойства биологических систем.

Ткани и органы — промежуточные подуровни онтогенетической ступени. За ними идет многоклеточный организм. Он характеризуется способностью к самостоятельному существованию, развитию и размножению. Это свойство отличает особь и клетку от органов и тканей.

Популяция и вид

От ступени к ступени происходит усложнение биологических систем. На следующем уровне располагаются виды и популяции. Первые представляют собой совокупность особей, характеризующихся наследственным сходством по целому ряду параметров: морфология, физиология, генетика, географическое размещение. И самое главное: организмы, составляющие вид, способны свободно скрещиваться и оставлять плодовитое потомство.

Группа особей занимает определенную территорию, которую называют ареалом обитания. Достаточно часто он бывает разорван различными географическими препятствиями. В результате вид распадается на несколько относительно изолированных популяций. Естественно, что условия отъединения от остального вида способствуют накоплению определенного генетического материала. При сильном расхождении признаков популяций появляются новые виды.

Экосистемы

В иерархической лестнице за популяциями и видами следует сообщество, биогеоценоз и биосфера. Первое представляет собой совокупность популяций разных видов, размещающихся на одной территории. Выделяют растительные, животные и микробные сообщества. Их совокупность в пределах одного ареала будет называться биоценозом. Эти уровни биологических систем характеризуются тесной взаимосвязью всех особей.

Условия, в которых существуют организмы, постоянно влияют на них. Всю совокупность подобных данного ареала принято называть биотопом. Среда и сообщества организмов пребывают в постоянном взаимодействии, происходит круговорот вещества и энергии. Поэтому биотоп и биоценоз объединяют в биогеоценоз, или экосистему. Этот уровень также характеризуется всеми особенностями живого: он постоянно контактирует со средой, управление в нем происходит по принципу саморегуляции, процессы подчиняются определенным циклам.

На высшей ступени иерархии размещает биосфера Земли — оболочка, населенная живыми существами. Огромное влияние на нее оказывает деятельность человека, что все чаще приводит к возникновению экологических катастроф.

Что такое По сути, это все то живое, что нас окружает. Человек отличается от других элементов в биосфере возможностью осознавать, а значит, перенаправлять и изменять свою деятельность. Пока эта способность Homo sapiens работает против природы. Однако именно благодаря ей у нас есть шанс все исправить.

Биологические системы – это объекты различной сложности, имеющие несколько уровней структурно-функциональной организации и представляющие собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

Примеры биологических систем: клетка, ткани, органы, организмы, популяции, виды, биоценозы, экосистемы разных рангов и биосфера.

Признаки биологических систем:

1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы.

2. Обмен веществ. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада (ассимиляция и диссимиляция – см. дальше), в результате которых сложные вещества распадаются на более простые и выделяется энергия, необходимая для реакций синтеза новых сложных веществ.

3. Самовоспроизведение (репродукция, размножение) – свойство организмов воспроизводить себе подобных.

4. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение.

5. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения материальных структур наследственности.

6. Рост и развитие. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. Развитие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом ) и историческим развитием (филогенезом ). Филогенез всего органического мира называютэволюцией .

7. Раздражимость – это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называютсярефлексами .

8. Дискретность (от лат.discretus – разделенный). Любая биологическая система состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности.

10. Энергозависимость. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают из окружающей среды энергия и вещества в виде пищи. В большинстве случаев организмы используют энергию Солнца: одни непосредственно – этофотоавтотрофы , другие опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, – этогетеротрофы.

42. Основные существующие концепции появления жизни на земле, их особенности.

1. Креационизм (сотворение жизни Богом; целенаправленный акт творения)

Но! Кто создал творца?

2. Панспермия (жизнь занесена на Землю извне):

а) случайно

б) намеренно

С. Аррениус развил идею случайного занесения жизни.

В 1972 году был исследован только что выпавший метеорит. Были обнаружены аминокислоты и левой и правой ориентации (эти две формы идентичны по атомам, но различаются по своей трехмерной структуре; они являются зеркальным отображением друг друга)→ аминокислоты возникли в космосе.

3. Теория стационарного состояния (жизнь - свойство материи, т. е. жизнь существовала всегда).

Витализм - вечное существование души.

4. Эволюционизм (способность живых организмов появляться из неживых соединений).

1809 г - появление работы Ж.-Б. Ламарка «Философия зоологии», в которой впервые заявлена возможность самосовершенствования организмов, уделяется большое внимание изменчивости.

Законы Ламарка:

1. Свойства, которые не используются, исчезают

2. Свойства, которые активно используются, развиваются (организмы совершенствуются).

1859 г - появление работы Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора». Отличительная черта - материал книги основан на богатом экспериментальном материале. В 1871 г - «Происхождение человека», Ч. Дарвин.

Раздел 1.2. Уровневая организация и эволюция. Основные уровни организации живой природы: клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный. Биологические системы. Общие признаки биологических систем: клеточное строение, особенности химического состава, обмен веществ и превращения энергии, гомеостаз, раздражимость, движение, рост и развитие, воспроизведение, эволюция.

Основные термины и понятия, проверяемые в экзаменационных работах: уровень жизни, биологические системы, изучаемые на данном уровне, молекулярно-генетический, клеточный, организменный, популяционно – видовой, биогеоценотический, биосферный.

Уровни организации живых систем отражают соподчиненность, иерархичность структурной организации жизни. Уровни жизни отличаются друг от друга сложностью организации системы. Клетка устроена проще по сравнению с многоклеточным организмом или популяцией.

Уровень жизни – это форма и способ ее существования. Например, вирус существует в виде молекулы ДНК или РНК, заключенной в белковую оболочку. Это форма существования вируса. Однако свойства живой системы вирус проявляет, только попав в клетку другого организма. Там он размножается. Это способ его существования.

Молекулярно-генетический уровень представлен отдельными биополимерами (ДНК, РНК, белками, липидами, углеводами и другими соединениями); на этом уровне жизни изучаются явления, связанные с изменениями (мутациями) и воспроизведением генетического материала, обменом веществ.

Клеточный – уровень, на котором жизнь существует в форме клетки – структурной и функциональной единицы жизни. На этом уровне изучаются такие процессы, как обмен веществ и энергии, обмен информацией, размножение, фотосинтез, передача нервного импульса и многие другие.

Организменный – это самостоятельное существование отдельной особи – одноклеточного или многоклеточного организма.

Популяционно-видовой – уровень, который представлен группой особей одного вида – популяцией; именно в популяции происходят элементарные эволюционные процессы – накопление, проявление и отбор мутаций.

Биогеоценотический – представлен экосистемами, состоящими из разных популяций и среды их обитания.

Биосферный – уровень, представляющий совокупность всех биогеоценозов. В биосфере происходит круговорот веществ и превращение энергии с участием организмов. Продукты жизнедеятельности организмов участвуют в процессе эволюции Земли.

Основные термины и понятия, проверяемые в экзаменационной работе: гомеостаз, единство живой и неживой природы, изменчивость, наследственность, обмен веществ.

Признаки и свойства живого . Живые системы имеют общие признаки:

Клеточное строение – все существующие на Земле организмы состоят из клеток. Исключением являются вирусы, проявляющие свойства живого только в других организмах.

Обмен веществ – совокупность биохимических превращений, происходящих в организме и других биосистемах.

Саморегуляция – поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаза). Стойкое нарушение гомеостаза ведет к гибели организма.

Раздражимость – способность организма реагировать на внешние и внутренние раздражители (рефлексы у животных и тропизмы, таксисы и настии у растений).

Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства в результате влияния внешней среды и изменений наследственного аппарата – молекул ДНК.

Наследственность – способность организма передавать свои признаки из поколения в поколение.

Репродукция или самовоспроизведение – способность живых систем воспроизводить себе подобных. В основе размножения лежит процесс удвоения молекул ДНК с последующим делением клеток.

Рост и развитие – все организмы растут в течение своей жизни; под развитием понимают как индивидуальное развитие организма, так и историческое развитие живой природы.

Открытость системы – свойство всех живых систем связанное с постоянным поступлением энергии извне и удалении продуктов жизнедеятельности. Иными словами организм жив, пока в нем происходит обмен веществами и энергией с окружающей средой.

Способность к адаптациям – в процессе исторического развития и под действием естественного отбора организмы приобретают приспособления к условиям окружающей среды (адаптации). Организмы, не обладающие необходимыми приспособлениями, вымирают.

Общность химического состава . Главными особенностями химического состава клетки и многоклеточного организма являются соединения углерода – белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. В неживой природе эти соединения не образуются.

Общность химического состава живых систем и неживой природы говорит о единстве и связи живой и неживой материи. Весь мир представляет собой систему, в основании которой лежат отдельные атомы. Атомы, взаимодействуя друг с другом, образуют молекулы. Из молекул в неживых системах формируются кристаллы горных пород, звезды, планеты, вселенная. Из молекул, входящих в состав организмов формируются живые системы – клетки, ткани, организмы. Взаимосвязь живых и неживых систем отчетливо проявляется на уровне биогеоценозов и биосферы.