Что включает в себя видовой уровень организации
Химия, Биология, подготовка к ГИА и ЕГЭ
Уровни организации живой природы
Выделяют 8 уровней.
Каждый уровень организации характеризуется определенным строением (химическим, клеточным или организменным) и соответствующими свойствами.
Каждый следующий уровень обязательно содержит в себе все предыдущие.
Давайте разберем каждый уровень подробно.
8 уровней организации живой природы
1. Молекулярный уровень организации живой природы
Молекулярный уровень затрагивает все биохимические процессы, которые происходят внутри любого живого организма — от одно- до многоклеточных.
Поэтому именно он лег в основу классификации Живой природы на царства — какое питательное вещество является основным у организма: у животных — белок, у грибов — хитин, у растений это- углеводы.
Науки, которые изучают живые организмы именно на этом уровене:
2. Клеточный уровень организации живой природы
Включает в себя предыдущий — молекулярный уровень организации.
На этом уровне уже появляется термин «клетка» как «мельчайшая неделимая биологическая система»
Науки, изучающие клеточный уровень организации:
Генетика и эмбриология изучают этот уровень, но это не основной объект изучения.
3. Тканевый уровень организации:
Включает в себя 2 предыдущих уровня — молекулярный и клеточный.
Этот уровень можно назвать «многоклеточным» — ведь ткань представляет собой совокупность клеток со сходным строением и выполняющих одинаковые функции.
4. Органный (ударение на первый слог) уровень организации жизни
Тканевый и органный уровни организации — изучают науки:
5. Организменный уровень
Включает в себя все предыдущие уровни: молекулярный, клеточный, тканевый уровни и органный.
На этом уровне идет деление Живой природы на царства — животных, растений и грибов.
Характеристики этого уровня:
6. Популяционно-видовой уровень организации жизни
Включает молекулярный, клеточный, тканевый уровни, органный и организменный.
Если несколько организмов схожи морфологически (проще говоря, одинаково устроены), и имеют одинаковый генотип, то они образуют один вид или популяцию.
Основные процессы на этом уровне:
Науки, изучающие этот уровень:
7. Биогеоценотический уровень организации жизни
На этом уровне уже учитывается почти все:
Наука, изучающая этот уровень — Экология
Ну и последний уровень — высший!
8. Биосферный уровень организации живой природы
Он включает в себя:
Уровни организации живого
Жизнь является многоуровневой системой (от греч. система — объединение, совокупность). Выделяют такие основные уровни организации живого: молекулярный, клеточный, органно-тканевой, организменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный. Все уровни тесно связаны между собой и возникают один из другого, что свидетельствует о целостности живой природы.
Молекулярный
Это единство химического состава (биополимеры: белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты), химических реакций. С этого уровня начинаются процессы жизнедеятельности организма: энергетический, пластический и прочие обмены, изменение и реализация генетической информации.
Клеточный
Клетка является элементарной структурной единицей живого. Это единица развития всех живых организмов, живущих на Земле. В каждой клетке происходят процессы обмена веществ, преобразования энергии, обеспечивается сохранение, преобразование и передача генетической информации.
Каждая клетка состоит из клеточных структур, органелл, которые выполняют определенные функции, поэтому возможно выделить субклеточный уровень.
Органно-тканевой
Эпителиальные ткани, соединительные ткани, мышечные ткани и нервные клетки
Клетки многоклеточных организмов, которые выполняют подобные функции, имеют одинаковое строение, происхождение, объединяются в ткани. Различают несколько типов тканей, которые имеют отличия в строении и выполняют разные функции (тканевой уровень).
Ткани в разном соединении образуют разные органы, которые имеют определенное строение и выполняют определенные функции (органный уровень).
Органы объединяются в системы органов (системный уровень).
Организменный
Ткани объединяются в органы, системы органов и функционируют как единое целое — организм. Элементарной единицей этого уровня является особь, которая рассматривается в развитии от момента зарождения до конца существования как единая живая система.
Популяционно-видовой
Совокупность организмов (особей) одного вида, имеющего общее место обитания, образует популяции. Популяция является элементарной единицей вида и эволюции, так как в ней происходят элементарные эволюционные процессы, этот и следующие уровни — надорганизменные.
Экосистемный
Совокупность организмов разных видов и уровней организации образует этот уровень. Здесь можно выделить биоценотический и биогеоценотический уровни.
Популяции разных видов взаимодействуют между собой, образуют многовидовые группировки (биоценотический уровень).
Взаимодействие биоценозов с климатическими и другими небиологическими факторами (рельефом, почвой, соленостью и т. п.) приводит к образованию биогеоценозов (биогеоценотический). В биогеоценозах происходит поток энергии между популяциями разных видов и круговорот веществ между его неживой и живой частями.
Биосферный
1 – молекулярный; 2 – клеточный; 3 – организменный; 4 – популяционно-видовой; 5 – биогеоценотический; 6 – биосферный
Представлен частью оболочек Земли, где существует жизнь, — биосферой. Биосфера состоит из совокупности биогеоценозов, функционирует как единая целостная система.
Не всегда можно выделить весь перечисленный набор уровней. Например, у одноклеточных клеточный и организменный уровни совпадают, а органно-тканевой уровень отсутствует. Иногда можно выделить дополнительные уровни, например, субклеточный, тканевой, органный, системный.
Урок Бесплатно Уровни организации живых систем
Введение
Также ученые стремятся рассмотреть отдельные составляющие организма, проследить взаимодействие этих составляющих друг на друга и их влияние на отдельный субъект. Изучая внутренние органы животных, исследователи пытаются понять, как один орган влияет на другой (например, как головной мозг регулирует деятельность остальных органов).
То есть биология пытается развить представление о целостности живой природы на основе анализа и синтеза, поэтому учеными были выделены уровни организации живых организмов для понимания устройства и взаимодействия всего живого и неживого.
Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня, то есть характер клеточного уровня организации определяется молекулярным, характер организменного- клеточным уровнем.
Например, сердце формируется благодаря особому строению и функциям мышечных клеток, которое было определено их молекулярным строением.
Деление живого на уровни весьма условно, оно просто отражает системный подход в изучении природы.
Каждый отдельный уровень изучает соответствующий отдел науки о живом: молекулярной биологии, цитологии, генетики, анатомии, физиологии, экологии и других наук.
Выделяют три большие группы уровней организации:
Суборганизменный уровень включает, в свою очередь, пять уровней: атомарный, молекулярный, субклеточный, клеточный, тканевый, органный.
Организменный (или онтогенетический) уровень- это сам организм.
Надорганизменный уровень включает в себя три подуровня: популяционно- видовой, биогеоценотический, биосферный.
Мы с вами изучим основные уровни организации живых систем:
Суборганизменные уровни организации
1. Молекулярный уровень организации жизни
Молекулярный уровень можно назвать первым и наименьшим, но именно он является определяющим в строении и функции последующих уровней организации, то есть это как бы основа всех дальнейших уровней.
Формируют этот уровень молекулы белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, которые сами по себе вне клеточных структур не являются живыми, но именно они создают надмолекулярные клеточные структуры, в которых проявляются отдельные, но очень важные признаки жизни.
Благодаря изучению молекулярного уровня можно понять, как протекали процессы зарождения и эволюции жизни на нашей планете, каковы молекулярные основы наследственности, основы последовательных биохимических реакций в организме.
Компоненты молекулярного уровня: молекулы неорганических и органических соединений, молекулярные комплексы химических соединений (клеточная мембрана или мембраны ядра).
Основные процессы молекулярного уровня:
Науки, ведущие исследования на этом уровне:
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Атомный (элементарный) уровень: на нем рассматривается роль отдельных химических элементов в живом организме (Fe, F, I, Se, Na).
Субклеточный уровень образован органеллами клетки (митохондриями, хлоропластами, рибосомами, лизосомами), ядром, хромосомами и другими субклеточными структурами.
На уровне субклеточных (надмолекулярных) структур ученые изучают строение и функции органелл, а также других включений клетки
2. Клеточный уровень организации жизни
Единицей этого уровня является клетка (клетки бактерий, цианобактерий, одноклеточных животных и водорослей, одноклеточных грибов (мукор, дрожжи), клеток многоклеточных организмов)).
Клетка- это структурная и функциональная единица всего живого.
Более подробную информацию о клетке вы можете узнать из урока «Клетка- основа жизни».
Именно на этом уровне прослеживаются все признаки живого (размножение, рост, обмен веществ, раздражение и другие признаки).
Клетка также является минимальной единицей живого, способной к самостоятельному существованию либо в виде одноклеточных организмов, либо в тканях многоклеточного организма.
Если говорить об организмах одноклеточных, то к таковым мы можем отнести бактерии и простейшие (амеб, эвглен, инфузорий), среди грибов к одноклеточным относятся дрожжи и мукор.
Если рассматривать многоклеточных организмов, то количество клеток в их организме может быть очень велико, и эти клетки могут сильно отличаться по строению, хоть и находятся в одном организме. Например, посмотрим на нервную и мышечную клетки человека:
Вне клетки жизни нет. Такие организмы, как вирусы, подтверждают это правило, потому что они могут проявлять признаки живого и реализовывать свою наследственную информацию только тогда, когда попали в живую клетку.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Стволовыми клетками называются незрелые клетки особого типа, способные развиваться во все виды клеток, составляющих различные ткани организма.
Стволовые клетки в организме находятся как бы в спящем состоянии, у них замедлен обмен веществ.
Они являются резервом организма в случае возникновения различных стрессовых ситуаций (травмы, ранения, болезни).
После «активации» они служат «материалом» для восстановления (регенерации) пораженных органов или тканей.
Также стволовые клетки необходимы для непрерывно происходящей в организме физиологической регенерации (замена старых клеток на новые).
Ученые полагают, что из стволовых клеток в отдаленной перспективе можно будет выращивать практически любую ткань, что может помочь лечению многих заболеваний.
Компоненты клеточного уровня: комплексы молекул химических соединений и органеллы клетки.
Основные процессы клеточного уровня:
Науки, ведущие исследования на клеточном уровне:
3. Тканевый уровень организации жизни
Единицей этого уровня является ткань.
Ткань— это совокупность клеток и межклеточного вещества, объединенных общностью происхождения, строения и выполняемых функций.
Ткани возникли в ходе эволюционного развития вместе с многоклеточностью организмов.
В ходе онтогенеза ткани образуются на ранних стадиях эмбрионального развития благодаря дифференциации клеток.
Дифференциация клеток- процесс, в результате которого клетка становится специализированной, то есть приобретает химические, морфологические и функциональные особенности, свойственные только для нее.
У животных различают несколько типов тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная.
У растений выделяют следующие виды тканей: образовательная, основная (фотосинтезирующая), проводящая (флоэма, ксилема), покровная, механическая.
На этом уровне происходит специализация клеток.
Более подробно вы можете узнать о тканях из наших уроков: «Ткани растений» и «Ткани животных».
Компоненты тканевого уровня: клетки и межклеточная жидкость.
Основные процессы тканевого уровня: процессы, характерные для того или иного вида тканей (гомеостаз, регенерация).
Наука, ведущая исследования на тканевом уровне:
4. Органный уровень организации жизни
Составляют этот уровень органы многоклеточных организмов.
Орган- это обособленная часть организма, имеющая определенную форму, строение, расположение и выполняющая конкретную функцию.
Орган чаще всего образован несколькими видами тканей, среди которых одна (две) преобладает.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
У простейших организмов, конечно же, нет тканей и органов, так как они состоят всего из одной клетки, но функции пищеварения, дыхания, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл в их клетках.
Организменный уровень организации жизни
Все живое на Земле существует в виде обособленных субъектов- особей, которые формируют организменный уровень.
При изучении одноклеточных организмов ученые отмечают то, что особью является каждая отдельная клетка, например, бактерия, простейшие (амеба, инфузория, эвглена), то есть это организмы, которые одновременно могут представлены и клеточным и организменным уровнем организации.
Компоненты органного уровня: клетки одноклеточных; клетки и ткани, из которых образованы органы многоклеточных организмов.
Основные процессы органного уровня:
Науки, ведущие исследования на органном уровне:
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Биометрия- система распознавания людей по одной или более физическим или поведенческим чертам (трёхмерная фотография лица или тела, образец голоса, отпечатки пальцев, рисунок вен руки, группа крови, специальное фото роговицы глаза и так далее).
К примеру, в Китае активно используется технология распознавания лиц в различных областях, начиная от оплаты покупок до общественной безопасности.
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Биология
Уровни организации живых систем
Каждый уровень организации характеризуется определенным строением (химическим, клеточным или организменным) и соответствующими свойствами.
Каждый следующий уровень обязательно содержит в себе все предыдущие.
Давайте разберем каждый уровень подробно.
8 уровней организации живой природы
1. Молекулярный уровень организации живой природы
Химический состав клеток: органические и неорганические вещества,
Молекулярный уровень затрагивает все биохимические процессы, которые происходят внутри любого живого организма — от одно- до многоклеточных.
На этом уровне жизни изучаются явления, связанные с изменениями (мутациями) и воспроизведением генетического материала, обменом веществ.
Науки, которые изучают живые организмы именно на этом уровне:
Молекулярная биология, молекулярная генетика
2. Клеточный уровень организации живой природы
Включает в себя предыдущий — молекулярный уровень организации.
На этом уровне уже появляется термин «клетка» как «мельчайшая неделимая биологическая система»
Обмен веществ и энергии данной клетки (разный в зависимости от того, к какому царству принадлежит организм);
Синтез специфических органических веществ; регуляция химических реакций; деление клеток; вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы
Науки, изучающие клеточный уровень организации: цитология, генетика, эмбириология
Генетика и эмбриология изучают этот уровень, но это не основной объект изучения.
3. Тканевый уровень организации:
Включает в себя 2 предыдущих уровня — молекулярный и клеточный.
Обмен веществ; раздражимость
Этот уровень можно назвать «многоклеточным» — ведь ткань представляет собой совокупность клеток со сходным строением и выполняющих одинаковые функции.
4. Органный (ударение на первый слог) уровень организации жизни
У одноклеточных органы — это органеллы — есть общие органеллы — характерные для всех эукариотических или прокариотических клеток, есть отличающиеся.
У многоклеточных организмов клетки общего строения и функций объединены в ткани, а те, соответственно, в органы, которые, в свою очередь, объединены в системы и должны слаженно взаимодействовать между собой.
Пищеварение; газообмен; транспорт веществ; движение и др.
Тканевый и органный уровни организации — изучают науки: ботаника,
зоология, анатомия, физиология, медицина
5. Организменный уровень
Включает в себя все предыдущие уровни: молекулярный, клеточный, тканевый уровни и органный.
На этом уровне идет деление Живой природы на царства — животных, растений и грибов.
Характеристики этого уровня: Обмен веществ (как на уровне организма, так и на клеточном уровне тоже )
Обмен веществ; раздражимость; размножение; онтогенез. Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности. Обеспечение гармоничного соответствия организма его среде обитания
Науки: анатомия, генетика, морфология, физиология
6. Популяционно-видовой уровень организации жизни
Включает молекулярный, клеточный, тканевый уровни, органный и организменный.
Если несколько организмов схожи морфологически (проще говоря, одинаково устроены), и имеют одинаковый генотип, то они образуют один вид или популяцию.
Генетическое своеобразие; взаимодействие между особями и популяциями; накопление элементарных эволюционных преобразований; выработка адаптации к меняющимся условиям среды
Основные процессы на этом уровне:
Взаимодействие организмов между собой (конкуренция или размножение)
Науки, изучающие этот уровень: популяционная генетика, эволюционистика, экология
7. Биогеоценотический уровень организации жизни
На этом уровне уже учитывается почти все:
Пищевое взаимодействие организмов между собой — пищевые цепи и сети
Биологический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь; подвижное равновесие между живым населением и абиотической средой; обеспечение живого населения условиями обитания и ресурсами
Наука, изучающая этот уровень — Экология
8. Биосферный уровень организации живой природы
Активное взаимодействие живого и неживого (косного) вещества планеты; биологический глобальный круговорот; активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы
Он включает в себя:
Взаимодействие как живых, так и неживых компонентов природы
Основные уровни организации живой природы — примеры, характеристика и таблица
Особенности популяционно-видового уровня жизни
Напомним, что популяция — это внутривидовая группировка особей определенного вида, существующая в течение достаточно длительного времени в виде большого числа поколений и занимающая определенное пространство. Популяция характеризуется экологическим, морфофизиологическим и генетическим единством. Благодаря популяциям с их бесчисленными поколениями особей вид приобретает «опыт» процесса развития в условиях постоянно изменяющейся среды. Этот опыт закрепляется в соответствующих структурах и функциях биосистемы «вид» и проявляется в особых вещественно-энергетических функциях в биогеоценозе.
Проявление свойств популяции прямо отражается в свойствах вида (как части по отношению к целому), поэтому данный структурный уровень живой материи называют популяционно-видовым.
В природе существует колоссальное разнообразие видов. Они могут быть представителями того или иного царства живой природы. Однако все они отражают свойства одного и того же структурного уровня организации жизни — популяционно-видового.
Как и другие уровни, популяционно-видовой уровень представляет собой специфический, непрерывно развертывающийся во времени и пространстве процесс существования живой материи. В отличие от биосферного и биогеоценотического уровней, популяционно-видовой структурный уровень характеризуется новыми, особыми, надорганизменными качествами. Чтобы оценить их, надо определить: какова структура данного уровня жизни, какие процессы ему свойственны, что его организует и какова его роль в существовании живой материи.
Структура популяционно-видового уровня выражает законы групповой, или надорганизменной, формы жизни. Поэтому при характеристике явлений и законов этого уровня особи как организмы лишь поясняют, иллюстрируют картину групповой жизни популяции и вида, но не отражают ее сущность. Групповая форма жизни проявляется в таких характеристиках, как плодовитость, рождаемость, смертность, выживаемость, плотность, численность, структурность (половая, возрастная, поведенческая, территориальная), а также информационность, функционирование в природе и др.
Многообразие групп организмов в популяции обеспечивает своеобразие движения живой материи на данном структурном уровне. Оно связано с взаимодействием особей в популяции, благодаря чему в процессе скрещивания и возникновения мутаций создается общая морфогенетическая структура, обеспечивающая принципиальную возможность широкого генетического разнообразия популяции и ее дивергенции.
Основные процессы, свойственные популяционно-видовому уровню — свободное скрещивание, создание многообразия генотипов и обновление генофонда, выработка путем естественного отбора приспособительных свойств организмов в изменяющихся внешних условиях, а также освоение новых территорий («растекание» по земной поверхности). На этом уровне в череде поколений внутри каждой популяции и вида реально осуществляется процесс исторического изменения форм организмов, приводящий к видообразованию и эволюции
То есть в недрах этого уровня, на материале его компонентов происходит огромной важности событие в движении живой материи — эволюция, выражающая исторический ход развития и преобразования всего органического мира и всей биосферы в целом
На данном уровне совершился антропогенез, обеспечивший появление уникального вида — Человек разумный.
Организация популяционно-видового уровня обеспечивается многообразием и сложностью типов внутривидовых связей. Это служит главной организующей силой поддержания единства данного уровня жизни. Многообразие связей, выработанных видом и популяциями в историческом процессе своего становления, направлено на их самосохранение в течение как можно более длительного времени вплоть до бесконечности, на поддержание устойчивости системы, репродукцию и способность к генетическому изменению в связи с внешней сменой условий.
ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ
Онтогенез
— это индивидуальное развитие организма, начиная от одной клетки (зиготы, образующейся при слиянии яйцеклетки и сперматозоида) до взрослого многоклеточного существа со множеством специализированных тканей и органов. Необходимость объединения этих подуровней в один онтогенетический уровень вызвана двумя причинами. Во-первых, зигота — по сути обычная клетка — уже представляет организм, хотя и на одноклеточной стадии развития. Во-вторых, в природе существуют не только многоклеточные, но и одноклеточные организмы как животного, так и растительного свойства — амеба, инфузория, эвглена, хлорелла и др. Бактерии — особо мелкие и безъядерные (прокариотные) клетки — тоже самостоятельные организмы, хотя живут обычно колониями. Так что понятия «клетка» и «организм» в определенных случаях совпадают.
Из сказанного следует очень важный вывод: клетка
является наименьшей, то есть элементарной живой системой
, так как ей присущи все свойства живого организма, свойства жизни как явления
. Клетка, как и многоклеточный организм способна питаться, поглощать энергию, синтезировать вещества, двигаться, реагировать на раздражители, размножаться, приспосабливаться и д.т
. Этому способствует достаточно высокая степень структурной дискретности — внутреннее расчленение клетки на органоиды, изолированные отсеки — особенно выраженная у высших, эукариотных клеток (рис. 3).
Рис. 3
. Схема организации про- и эукариотной клеток.
Существует нерешенная проблема клеточного уровня (подуровня), связанная с наличием в природе двух типов клеточной организации — прокариот и эукариот. Прокариоты
(доядерные)
— это мелкие (около 1 мкм) клетки, не имеющие ядра и других органоидов, типичных для эукариот. Наследственное вещество — ДНК — лежит свободно в цитоплазме, а прочие функциональные блоки тоже представлены небольшими макромолекулярными комплексами без оболочек. К прокариотам относятся все бактерии и так называемые сине-зеленые водоросли.Эукариоты
(с настоящим ядром)
— крупные (10-50 и более мкм) клетки, в которых ДНК в форме хромосом заключена в ядре и большинство рабочих структур, ферментов организовано в изолированных органоидах. Изолирующую роль для ядра и органоидов выполняют такие же липидно-белковые мембраны, как и мембрана клеточной поверхности. Эукариотную организацию имеют одноклеточные простейшие (амеба, инфузория и другие) и клетки многоклеточных организмов: грибов, растений, животных, включая человека. Суть проблемы не в размерных и даже не в структурных различиях двух типов клеток, а в том, что некоторые органоиды эукариотных клеток, такие как митохондрии и хлоропласты, похожи на прокариот — бактерий и сине-зеленых водорослей. Они имеют собственную ДНК, аппарат синтеза белка (рибосомы), систему энергообеспечения и, таким образом, мало зависят от других структур клетки, в частности от ядерной ДНК. На этом основании разработана симбиотическая гипотеза
о происхождении эукариотной клетки на основе симбиоза (взаимовыгодного объединения) некогда самостоятельных прокариотных клеток. В таком случае про- и эукариотные клетки не только по уровню сложности, но и по происхождению должны представлять разные — низший и высший — подуровни клеточного уровня организации. Этот пример показывает, что приведенная и общепринятая система уровней организации жизни не отражает всей сложности отношений между уровнями и подуровнями. Да и число подуровней можно увеличить, поскольку иерархическая сложность систем на самом деле значительно богаче.
Ткани
и органы
представляют основные промежуточные подуровни между клеткой и организмом
. Естественно, что эти подуровни можно выделить только у многоклеточных животных, растений, грибов.
Например, у человека различают эпителиальную (покровную) ткань, мышечную, нервную и соединительную (рыхлую, плотную, хрящевую, костную, кровь и лимфу). Ткани состоят из клеток и межклеточного связующего вещества. Органы состоят из разных тканей. Так, сердце кроме основной мышечной ткани включает рыхлую соединительную, кровь, нервные элементы и эпителиальные оболочки. Головной мозг наряду с нервными клетками содержит питающие их кровеносные сосуды, желудочки, выстланные специальным эпителием. Многие органы объединены в системы органов (пищеварительную, кровеносную и др.).
Наконец, многоклеточный организм
, как и отдельная клетка, представляет законченный и устойчивый уровень биологической организации
. Организм, или особь, способен к самостоятельному существованию, размножению и развитию
.
Одноклеточные и многоклеточные
Все организмы по своей структуре делятся на два типа:
Одноклеточные организмы ограничены оболочкой, под которой находится цитоплазма с органоидами – функциональными частицами клеток. Одноклеточные организмы схожи по строению и функциям с клетками многоклеточных организмов. Однако могут самостоятельно передвигаться и вести свободный образ жизни.
Представители одноклеточных организмов:
Рис. 2. Одноклеточные организмы.
Многоклеточные – более сложно организованные организмы. Наиболее примитивные – губки, самые сложные – млекопитающие.
Рис. 3. Многоклеточные организмы.
В отличие от одноклеточных многоклеточные организмы имеют больше уровней организации. Однако вне зависимости от сложности строения все организмы взаимодействуют со средой на биогеоценотическом и биосферном уровнях.
БИОГЕОЦЕНОТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ
Сообщество —
совокупность популяций разных видов на определенной территории
. Обычно специалисты (ботаники, зоологи, микробиологи) выделяют в сообщества объекты определенной категории: растительное сообщество — фитоценоз, сообщество животных — зооценоз, микроорганизмов — микробоценоз. Тогда совокупность всех совместно обитающих сообществ разных видов, представленных на ареале отдельными популяциями, образует высшее сообщество
— биоценоз
. Популяции разных видов в сообществе или биоценозе тесно взаимодействуют на основе разделения пищи и ярусов, взаимного использования продуктов обмена, отношений хищник-жертва, паразит-хозяин и т. д.
Любое живое сообщество, весь биоценоз способны существовать в определенных условиях внешней среды
. Для наземных сообществ это — почва определенного типа, температура, влажность, освещенность; для водных — минеральный состав, соленость и аэрация воды, те же температура и освещенность, глубина, течения и др. Совокупность этих неживых (абиотических) факторов среды обитания сообществ обозначается как биотоп
(дословно — место жизни)
.
Высшим экосистемным объединением на Земле является
биосфера —
земная оболочка, населенная живыми существами
. Основоположником учения о биосфере Земли является выдающийся российский натуралист и философ Владимир Иванович Вернадский
(1863-1945)
. Основная мысль этого учения и созданной Вернадским науки биогеохимии состоит в том, что живой и неживой мир нашей планеты един, организмы и компоненты среды связаны обменом (круговоротом) веществ и энергии
. Вершиной творческого наследия Вернадского является его представление о ноосфере
— биосфере, обогащенной разумом человека
. Разумная деятельность людей активно преобразует состав биосферы и становится все более важным фактором ее необратимой эволюции. Только к концу 20 века человечество начало понимать эту простую истину и задумалось над тем, как сохранить существующее равновесие.
Существуют ли живые системы более высоких уровней организации, чем биосфера Земли? Другими словами — существует ли жизнь вне Земли, в каких-нибудь дальних или ближних космических системах? И совсем тривиально — есть ли жизнь на Марсе? Наука пока не знает ответа на эти вопросы. Ученые предполагают, что по крайней мере на Марсе — ближайшей к нам планете — есть условия если не для жизни, то для переживания простых организмов типа бактерий в состоянии спор. При похожих условиях в ледяных толщах Антарктиды обнаружены микроорганизмы. Но Антарктида когда-то была ближе к экватору Земли, в составе единого материка Гондваны, и жизнь сохранилась здесь от давних времен. Существует ли жизнь на Марсе — должны показать ближайшие исследования этой планеты, в частности, планируемая на начало нового века экспедиция американских астронавтов.
Отличие живого от неживого
Все живое размножается. Эта способность к самовоспроизведению, пожалуй, самая поразительная способность живых организмов.
Причем потомство и похоже, и в то же время чем-то отличается от родителей.
В этом проявляется действие механизмов наследственности и изменчивости, определяющих эволюцию всех видов живой природы.
Сходство потомства с родителями обусловлено ещё одной замечательной особенностью живых организмов –
передавать потомкам заложенную в них информацию, необходимую для жизни, развития и размножения.
Эта информация содержится в генах –
единицах наследственности, мельчайших внутриклеточных структурах.
Генетический материал определяет направление развития организма.
Однако, все эти признаки живого в упрощенных формах можно обнаружить и в неживом.
А наиболее яркими признаками живого являются, пожалуй, следующие:
Из совокупности этих признаков вытекает следующее обобщенное определение сущности живого:
жизнь есть форма существования сложных, открытых систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению.
Важнейшими функциональными веществами этих систем являются белки и нуклеиновые кислоты.
Опережающее отражение живых организмов — ещё одна их отличительная черта
Анализ проблем происхождения и развития жизни с позиций теории функциональных систем
привел П.К.Анохина (1898-1974) к необходимости введения новой категории: опережающее отражение.
Опережающее отражение появилось с зарождением на Земле жизни и является отличительным свойством последней.
Как условие, определившее возможность появления жизни, П.К.Анохин рассматривал существование «предбиологических систем».
Они обладали свойствами, обеспечивавшими устойчивость против возмущающих воздействий.
Примером могут служить «аллостерические системы», устойчивость которых достигается за счет ретроингибирования:
торможения начальных стадий химических превращений при достижении определенной концентрации конечного продукта этих превращений.
Тела косной природы реагируют, отвечают реакциями на внешние воздействия.
Принципиальной характеристикой физического, в отличие от физиологического, является «неинтенциональность»
Что же касается живого организма, то, если рассматривать его не как физическое тело, а как целостный индивид,
совершающий приспособительное поведение, следует признать, что он отражает мир опережающе,
его активность в каждый данный момент — не ответ на прошлое событие, а подготовка, обеспечение будущего.
Опережающее отражение действительности — свойство живых организмов опережать во времени и пространстве
закономерное течение последовательных событий внешнего мира.
Эксперименты Бенджамина Либета показывают, что бессознательные электрические процессы в головном мозге,
называемые Bereitschaftspotential (потенциальная готовность), предшествуют осознанным решениям
для выполнения волевого, спонтанного действия, подразумевая, что бессознательные нейронные процессы предшествуют
и, возможно, являются причиной волевых актов, которые ретроспективно считаются сознательными мотивами.
Анохин П.К. Опережающее отражение действительности. – Вопросы философии. 1962, № 7, с. 175.
Уровни организации живой природы
Иерархичность организации живой материи позволяет условно подразделить ее на ряд уровней.
Уровень организации живой материи – это функциональное место биологической структуры определенной степени сложности в общей иерархии живого. Выделяют следующие уровни организации живой материи: молекулярный, субклеточный, клеточный, органно-тканевой, организменный, популяционно-видовой, биоценотический, биогеоценотический, биосферный.
1. Молекулярный (молекулярно-генетический).
На этом уровне живая материя организуется в сложные высокомолекулярные органические соединения, такие, как белки, нуклеиновые кислоты и др.
2. Субклеточный (надмолекулярный).
На этом уровне живая материя организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.
3. Клеточный. На этом уровне живая материя представлена клетками. Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого.
4. Органно-тканевой. На этом уровне живая материя организуется в ткани и органы. Ткань – совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган – часть многоклеточного организма, выполняющая определенную функцию или функции.
5. Организменный (онтогенетический).
На этом уровне живая материя представлена организмами. Организм (особь, индивид) – неделимая единица жизни, ее реальный носитель, характеризующийся всеми ее признаками.
6. Популяционно-видовой.
На этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция – совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определенной части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Вид – совокупность особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определенную область (ареал).
7. Биоценотический.
На этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз – совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории.
8. Биогеоценотический. На этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз – совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).
9. Биосферный. На этом уровне живая материя формирует биосферу. Биосфера – оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.
Необходимо отметить, что биогеоценотический и биосферный уровни организации живой материи выделяют не всегда, поскольку они представлены биокосными системами, включающими не только живое вещество, но и неживое. Также часто не выделяют субклеточный и органно-тканевой уровни, включая их в клеточный и организменный соответственно.
Предсказать свойства каждого следующего уровня на основе свойств предыдущих уровней невозможно так же, как нельзя предсказать свойства воды, исходя из свойств кислорода и водорода. Такое явление носит название эмерджентность, то есть наличие у системы особых, качественно новых свойств, не присущих сумме свойств ее отдельных элементов. С другой стороны, знание особенностей отдельных составляющих системы значительно облегчает ее изучение. Таким образом, в науке вообще, и в экологии в частности, целесообразно оптимальное сочетание двух подходов к познанию окружающего мира – анализа и синтеза. Анализ –
расчленение объекта на отдельные составляющие его элементы и их последующее изучение. Синтез – исследование объекта в целом.
Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к
профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас
Бесплатные
корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ
На уровне макромолекул
степень сложности систем, по сравнению с обычными молекулами, растет. Однако этот уровень еще не достаточен для возникновения полноценной жизни.
Макромолекулами принято называть очень крупные, обычно полимерные (многозвенные) молекулы. В живых организмах различают четыре типа макромолекул: углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты (рис. 2). Они образуют химическую основу клеток, хотя некоторые углеводы и белки входят также в состав межклеточного вещества, обычно вместе с солями (основное вещество хряща, кости).
Рис. 2
. Структура основных макромолекул.
Углеводы
бывают простые — моносахариды (такие как глюкоза, лактоза) и сложные — полисахариды, образованные сотнями и тысячами соединенных моносахаридов. Некоторые полисахариды выполняют опорную функцию — целлюлоза (клетчатка) у растений, хитин у раков, насекомых, грибов. Но в основном углеводы используются как топливо для получения энергии (см. Тему 2).
Липиды,
или жироподобные вещества, имеют длинные «хвосты» из углеродно-водородных единиц, прикрепленные к «головке» — видоизмененной молекуле глицерина. Хвосты отталкивают воду (гидрофобны), поэтому два слоя липидных молекул, обращенные друг к другу хвостами, образуют водо- и иононепроницаемую пленку — мембрану. Из мембран построены оболочки клеток и некоторых внутриклеточных органоидов. Кроме того, липиды, как и углеводы, заключают в себе много энергии и используются в качестве топлива.
Нуклеиновые кислоты
(от латинского nuсleus — ядро) впервые были выделены из клеточных ядер и представляют самые сложные макромолекулы. Различают дезоксирибонуклеиновую кислоту — ДНК и рибонуклеиновую кислоту — РНК. ДНК — двухцепочечный полимер, РНК — одноцепочечный. Мономерами в обоих случаях являются довольно крупные и сложные молекулы — нуклеотиды. ДНК хранит информацию о структуре всех клеточных белков, РНК способствует ее реализации в момент синтеза новых белков (подробнее об этом см. Тему 3). Фрагмент ДНК, кодирующий структуру одной молекулы белка, называется геном
.
Макромолекулы обычно объединяются в макромолекулярные комплексы
, или даже в особые структуры, называемые органоидами
клетки (по аналогии с органами сложного организма). Типичными органоидами являются рибосомы — элементарные структуры, ведущие синтез белка, миофибриллы — сократимые нити в мышечных клетках, митохондрии — производители клеточной энергии, хромосомы — хранители ДНК, то есть генов.
Макромолекулы и их комплексы, гены, клеточные органоиды отвечают за отдельные свойства жизни — наследственность, синтезы, движение, энергетический обмен и др., но и эти свойства могут проявляться только в системе целостной клетки. Даже вирусы
, которые считаются внеклеточными формами жизни, вне клетки представляют фактически макромолекулярные кристаллы, не способные размножаться, синтезировать белки, усваивать энергию. Поэтому некоторые ученые вообще не считают вирусы живыми образованиями.
Таким образом, отдельные молекулярно-генетические структуры не обеспечивают того критического уровня сложности, который можно было бы назвать полноценной жизнью.
«Биологические системы»
Код раздела ЕГЭ: 1.2. Биологические системы. Общие признаки биологических систем: клеточное строение, особенности химического состава, обмен веществ и превращение энергии, гомеостаз, раздражимость, движение, рост и развитие, воспроизведение, эволюция.
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.
Биологические системы (или живые системы) отличаются от тел неживой природы совокупностью признаков и свойств, среди которых основными являются:
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.
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.
Структурная организация — живые системы Земли, характеризующиеся упорядоченностью и сложностью структур на всех уровнях организации, несмотря на то, что построены из тех же химических элементов, что и неживые.
Уровневая организация и эволюция. Основные уровни организации живой природы: клеточный организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный.