Letysite.ru

IT Новости с интернет пространства
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Свойство биосистем автоматически устанавливать и поддерживать

1.2. Критерии живых систем

Подробное решение страница стр.12 по биологии углубленный уровень для учащихся 10 класса, авторов Захаров В.Б., Мамонтов С.Г. Углубленный уровень 2015

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ

Вопрос 1. Перечислите и охарактеризуйте общие свойства живых систем.

Основными свойствами живых систем являются:

1. Единство химического состава. Хотя в состав живых систем входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы, соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В живых организмах – 98% химического состава приходится на шесть элементов: кислород (–62%), углерод (–20%), водород (–10%), азот (–3%), кальций (–2,5%), фосфор (–1,0%). Кроме того, живые системы содержат совокупность сложных полимеров, в основном белки, нуклеиновые кислоты, ферменты и т.д., которые неживым системам не присущи.

2. Открытость живых систем. Живые системы – открытые системы. Живые системы используют внешние источники энергии в виде пищи, света и т.п. Через них проходят потоки веществ и энергии, благодаря чему в системах осуществляется обмен веществ – метаболизм. Основа метаболизма – анаболизм (ассимиляция), то есть синтез веществ, и катаболизм (диссимиляция), то есть распад сложных веществ на простые с выделением энергии, которая используется для биосинтеза.

3. Живые системы – самоуправляющиеся, саморегулирующиеся, самоорганизующиеся системы.

Саморегуляция – свойство живых систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном уровне те или иные физиологические (или другие) показатели системы. Самоорганизация – свойство живой системы приспособляться к изменяющимся условиям за счет изменения структуры своей системы управления. При саморегуляции и самоорганизации управляющие факторы воздействуют на систему не извне, а возникают в ней самой в процессе переработки информации, которой живая система обменивается с внешней средой. Это означает, что живые системы – самоуправляющиеся системы.

4. Живые системы – самовоспроизводящиеся системы. Живые системы существуют конечное время. Поддержание жизни связано с самовоспроизведением, благодаря чему живое существо воспроизводит себе подобных.

5. Изменчивость живых систем. Изменчивость связана с приобретением организмом новых признаков и свойств. Это явление противоположно наследственности и играет роль в процессе отбора организмов, наиболее приспособленных к конкретным условиям.

6. Способность к росту и развитию. Рост – увеличение в размерах и массе с сохранением общих черт строения; рост сопровождается развитием, то есть возникновением новых черт и качеств. Развитие может быть индивидуальным (онтогенез), когда последовательно проявляются все свойства организма, и историческим, которое сопровождается образованием новых видов и прогрессивным усложнением живой системы (филогенез).

7. Раздражимость – неотъемлемая черта всего живого. Раздражимость связана с передачей информации из внешней среды к живой системе и проявляется в виде реакций системы на внешние воздействия.

Вопрос 2. Какие метаболические процессы протекают на уровне биосферы? В чём их принципиальное значение для живых организмов, обитающих на нашей планете?

На биосферном уровне организации биосистем протекают глобальные процессы обмена веществ: углеродный, минеральный, кислородный, энергетический, круговорот воды. Они

Вопрос 3. Как проявляются различные свойства живого на различных уровнях организации?

В настоящее время выделяют несколько уровней организации живой материи.

Молекулярный Начальный уровень организации живого. Предмет исследования — молекулы нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов и других биологических молекул, т.е. молекул, находящихся в клетке. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована, состоит из биологических макромолекул: нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов, а также других важных органических веществ. С этого уровня начинаются разнообразные процессы жизнедеятельности организма: обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации и др.

Клеточный Изучение клеток, выступающих в роли самостоятельных организмов (бактерии, простейшие и некоторые другие организмы) и клеток, составляющих многоклеточные организмы.

Тканевый Клетки, имеющие общее происхождение и выполняющие сходные функции, образуют ткани. Выделяют несколько типов животных и растительных тканей, обладающих различными свойствами.

Органный У организмов, начиная с кишечнополостных, формируются органы (системы органов), часто из тканей различных типов.

Организменный Этот уровень представлен одноклеточными и многоклеточными организмами.

Популяционно-видовой Организмы одного и того же вида, совместно обитающие в определенных ареалах, составляют популяцию. Сейчас на Земле насчитывают около 500 тыс. видов растений и около 1,5 млн. видов животных.

Биогеоценотический Представлен совокупностью организмов разных видов, в той или иной степени зависящих друг от друга.

Биосферный Высшая форма организации живого. Включает все биогеоценозы, связанные общим обменом веществ и превращением энергии.

Каждый из этих уровней довольно специфичен, имеет свои закономерности, свои методы исследования. Даже можно выделить науки, ведущие свои исследования на определенном уровне организации живого. Например, на молекулярном уровне живое изучают такие науки как молекулярная биология, биоорганическая химия, биологическая термодинамика, молекулярная генетика и т.д. Хотя уровни организации живого и выделяются, но они тесно связаны между собой и вытекают один из другого, что говорит о целостности живой природы.

ПРОБЛЕМНЫЕ ОБЛАСТИ

Вопрос 1. Каковы критерии выделения отдельных уровней организации живой материи?

Критерием выделения базовых уровней выступают специфичные дискретные структуры и фундаментальные биологические взаимодействия.

Вопрос 2. В чём принципиальные различия свойств живой и неживой материи?

Живая материя характеризуется следующими свойствами:

• Развитие и изменчивость

• Способность к размножению

Всеми перечисленными признаками неживая материя не обладает.

Вопрос 3. В чём заключается необходимость качественной характеристики свойств живого?

В процессе эволюции происходило постепенное усложнение организации живой материи, причем по мере образования очередного уровня предыдущий входил в него как составная часть. В результате окружающий нас мир живых существ представляет собой совокупность биологических систем разной степени сложности. Это и обуславливает необходимость выделения различных уровней организации живой материи. Чрезвычайно важно также то, что объединение нескольких систем, принадлежащих к одному уровню (например, клеток), дает не просто арифметическую сумму их свойств. Происходит подъем на качественно более высокую ступень, и новая система обладает расширенными возможностями и способностями (ткань, многоклеточный организм).

ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ

Вопрос 1. Какое значение для развития биологических наук имеет выделение различных уровней организации?

В процессе эволюции происходило постепенное усложнение организации живой материи, причем по мере образования очередного уровня предыдущий входил в него как составная часть. В результате окружающий нас мир живых существ представляет собой совокупность биологических систем разной степени сложности. Это и обуславливает необходимость выделения различных уровней организации живой материи. Чрезвычайно важно также то, что объединение нескольких систем, принадлежащих к одному уровню (например, клеток), дает не просто арифметическую сумму их свойств. Происходит подъем на качественно более высокую ступень, и новая система обладает расширенными возможностями и способностями (ткань, многоклеточный организм).

Вопрос 2. Как на молекулярно-генетическом уровне проявляется целостность организма?

Молекулярно-генетический уровень представляет собой целостную систему, состоящую из взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. Наличие этого взаимодействия обеспечивает саморегуляцию системы, ее рост, развитие и общее увеличение биомассы (размножение). На молекулярно-генетическом уровне организации живой материи мы наблюдаем процессы обмена веществ и энергии с окружающей средой, а также способность отвечать на изменения окружающего мира и приспосабливаться к ним. Конечно, клетка и экосистема по-разному отвечают, например, на повышение температуры или сезонные изменения освещенности, но сам принцип реагирования (раздражимости) присущ живой материи на любой ступени ее организации.

ЗАДАНИЯ

Вопрос 1. Охарактеризуйте признаки и свойства человека на различных уровнях организации.

Читать еще:  Как узнать номер сборки вин 10

На молекулярном уровне постоянно идут процессы обмена веществ и энергии, так как мы ежедневно употребляем пищу. На организменном уровне идут процессы адаптации к окружающей среде. Мы выбираем безопасный маршрут из школы домой, одеваемся в соответствии с погодными условиями.

Вопрос 2. Сравните сущность процессов обмена веществ в неживой природе и метаболизма.

Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой: они поглощают из нее необходимые вещества и выделяют продукты своей жизнедеятельности. Обмен веществ — двусторонний процесс: во-первых, в результате ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды употребляются органическими веществами живого организма, и из них строится его тело; во-вторых, сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма и, как следствие, постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, т.е. обеспечивает гомеостаз. В неживой природе также существует обмен веществ, но там круговорот веществ сводится только к простому переносу их с одного места на другое или изменение их агрегатного состояния.

Вопрос 3. Сформулируйте определение понятия «жизнь».

Жизнь — способ бытия сущностей (живых организмов), наделенных внутренней активностью, процесс развития тел органического строения с устойчивым преобладанием процессов синтеза над процессами распада, особое состояние материи, достигаемое за счёт следующих свойств.

Жизнь — это способ существования белковых тел и нуклеиновых кислот, существенным моментом которой является постоянный обмен веществ с окружающей средой, причем с прекращением этого обмена прекращается и жизнь.

Саморегуляция в биологии

Саморегуляция в биологии — свойство биологичес­ких систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном, относительно постоянном уровне те или иные физиологические и другие биологические показате­ли.

Организм представляет собой сложную систему, способную к саморегуляции. Саморегуляция позволяет орга­низму эффективно приспосабливаться к изменениям окру­жающей среды. Способность к саморегуляции в сильной степени выражена у высших позвоночных, особенно у млекопитающих. Достигается это благодаря мощному раз­витию нервной, кровеносной, иммунной, эндокринной, пищеварительной систем.

Изменение условий с неизбежностью влечет за собой перестройку их работы. Например, нехватка кислорода в воздухе приводит к интенсификации работы кровеносной системы, учащается пульс, возрастает количество гемогло­бина в крови. В результате организм приспосабливается к изменившимся условиям.

Постоянство внутренней среды при систематически меняющихся окружающих условиях создается совместной деятельностью всех систем организма. У высших животных это выражается в поддержании постоянной температуры тела, в постоянстве химического, ионного и газового со­става, давления, частоты дыхания и сердечных сокраще­ний, постоянном синтезе нужных веществ и разрушении вредных.

Обмен веществ — обязательное условие и способ под­держания стабильности организации живого. Без обмена веществ невозможно существование живого организма. Обмен веществ и энергии между организмом и внешней средой — неотъемлемое свойство живого.

Особую роль в поддержании постоянства внутренней среды (гомеостаза) играет иммунная (защитная) система. Русский ученый И.И.Мечников был одним из первых биологов, доказавших ее огромную важность. Клетки им­мунной системы выделяют специальные белки антитела — которые активно обнаруживают и уничтожают все чужое для данного организма.

Примеры саморегуляции на клеточном уровнесамо­сборка клеточных органелл из биологических макромоле­кул, поддержание определенного значения трансмембран­ного потенциала у возбудимых клеток и закономерная временная и пространственная последовательность ион­ных потоков при возбуждении клеточной мембраны.

На надклеточном уровнесамоорганизация разнородных клеток в упорядоченные клеточные ассоциации.

Большинство органов способно к внутриорганной саморегуляции функций; например, внутрисердечные рефлекторные дуги обеспечивают закономерные соотношения давления в по­лостях сердца.

Разнообразны проявления и механизмы саморегуля­ции в популяциях (сохранение и регуляция видового уровня) и биоценозах (регуляция численности популяций, соотно­шение полов в них, старение и смерть особей). Крупные сообщества — устойчивые системы, некоторые из них существуют без заметных изменений сотни и тысячи лет. Но само сообщество — это не просто сумма составляющих его видов. Межвидовые взаимодействия регулируют чис­ленность разных видов, входящих в состав сообщества. Все вместе составляет саморегуляцию.

Саморегуляция в биологии — это. Концепция саморегуляции живых систем

Саморегуляция в биологии — это одно из важнейших свойств живой системы, заключающееся в автоматической установке и поддержке определенного уровня необходимых для нормального функционирования параметров. Суть процесса в том, что никакие внешние воздействия не становятся управляющими. Руководящие изменениями факторы формируются внутри саморегулирующейся системы и способствуют созданию динамического равновесия. Возникающие при этом процессы могут носить циклический характер, затухая и возобновляясь по мере складывания или исчезновения определенных условий.

Саморегуляция: значение биологического термина

Любая живая система, начиная от клетки и заканчивая биогеоценозом, постоянно подвергается воздействию извне разнообразных факторов. Меняются температурные условия, влажность, заканчивается пища или ужесточается межвидовая конкуренция — примеров можно привести массу. При этом жизнеспособность любой системы зависит от ее умения поддерживать постоянство внутренней среды (гомеостаз). Именно для достижения подобной цели и существует саморегуляция. Определение понятия подразумевает, что изменения внешней среды не являются непосредственными факторами воздействия. Они преобразуются в сигналы, которые вызывают тот или иной дисбаланс и приводят к запуску механизмов саморегуляции, призванных вернуть систему в устойчивое состояние. На каждом уровне подобное взаимодействие факторов выглядит по-своему, поэтому для понимания того, что такое саморегуляция, остановимся на них подробнее.

Уровни организации живой материи

Современное естествознание придерживается концепции, согласно которой все природные и общественные объекты являются системами. Они состоят из отдельных элементов, постоянно взаимодействующих по некоторым законам. Живые объекты не исключение из этого правила, они также являются системами со своей внутренней иерархией и многоуровневой структурой. Причем строение это имеет одну интересную особенность. Каждая система может одновременно представлять собой элемент вышестоящего уровня и являться совокупностью (то есть все той же системой) уровней более низкого порядка. Например, дерево — элемент леса и одновременно многоклеточная система.

Для того чтобы избежать путаницы, в биологии принято рассматривать четыре основных уровня организации живого:

  • молекулярно-генетический;
  • онтогенетический (организменный — от клетки до человека);
  • популяционно-видовой;
  • биогеоценотический (уровень экосистемы).

Методы саморегуляции

Процессы, протекающие на каждом из этих уровней, внешне отличаются масштабностью, используемыми источниками энергии и своими результатами, но схожи по сути. В основе них лежат одинаковые методы саморегуляции систем. Прежде всего это механизм обратной связи. Она возможна в двух вариантах: положительная и отрицательная. Напомним, что прямая связь предполагает передачу информации от одного элемента системы к другому, обратная протекает в противоположном направлении, от второго к первому. При этом и та и другая изменяет состояние принимающего компонента.

Положительная обратная связь приводит к тому, что процессы, о которых первый элемент сообщал второму, закрепляются и продолжают осуществляться. Подобный процесс лежит в основе любого роста и развития. Второй элемент постоянно сигнализирует первому о необходимости продолжать одни и те же процессы. При этом нарушается стабильность системы.

Основной механизм

Иначе работает отрицательная обратная связь. Она приводит к появлению новых изменений, противоположных тем, о которых первый элемент сообщал второму. В результате устраняются и завершаются процессы, нарушившие равновесие, и система вновь становится стабильной. Простая аналогия — работа утюга: определенная температура является сигналом для выключения нагревательного элемента. Отрицательная обратная связь лежит в основе всех процессов, связанных с поддержанием гомеостаза.

Всеобъемлемость

Саморегуляция в биологии — это процесс, пронизывающий все названные уровни. Цель его — сохранение динамического равновесия, постоянства внутренней среды. Из-за всеохватности процесса в центре очень многих разделов естествознания лежит саморегуляция. В биологии это цитология, физиология животных и растений, экология. Каждая из дисциплин занимается отдельным уровнем. Рассмотрим, что такое саморегуляция, на основных ступенях организации живого.

Читать еще:  Биос setup utility загрузка с диска

Внутриклеточный уровень

В каждой клетке для поддержания устойчивого равновесия внутренней среды в основном используются химические механизмы. Среди них главную роль в регуляции играют управление генами, от которых зависит производство белков.

Цикличный характер протекания процессов легко проследить на примере ферментативных цепей, подавляемых конечным продуктов. Цель деятельности подобных образований в переработке сложных веществ в более простые. При этом конечный продукт по своему строению схож с первым ферментом в цепи. Это свойство играет ключевую роль в поддержании гомеостаза. Продукт связывается с ферментом и подавляет его активность в результате сильного изменения структуры. Происходит это только после превышения концентрацией конечного вещества допустимого уровня. В результате прекращается процесс ферментации, а уже готовый продукт используется клеткой на собственные нужды. Спустя какое-то время уровень вещества падает ниже допустимого значения. Это сигнал для запуска ферментации: белок отсоединяется от фермента, подавление процесса прекращается и все начинается сначала.

Возрастающая сложность

Саморегуляция в природе всегда основывается на принципе обратной связи и в целом протекает по схожему сценарию. Однако на каждом следующем уровне появляются факторы, усложняющие процесс. Для клетки важно постоянство внутренней среды, сохранение определенного значения концентрации различных веществ. На следующем уровне процесс саморегуляции призван решать гораздо больше задач. Поэтому у многоклеточных организмов появляются целые системы, поддерживающие гомеостаз. Это органы дыхания, выделения, кровообращения и им подобные. Изучение эволюции животного и растительного мира легко дает понять, как по мере усложнения строения и внешних условий совершенствовались механизмы саморегуляции.

Организменный уровень

Лучше всего постоянство внутренней среды поддерживается у млекопитающих. Основы развития саморегуляции и ее осуществления — это нервная и гуморальная система. Постоянно взаимодействуя, они контролируют происходящие в организме процессы, способствуют созданию и поддержанию динамического равновесия. В головной мозг поступают сигналы от нервных волокон, присутствующих в каждом участке тела. Сюда же стекается информация от эндокринных желез. Взаимосвязь нервной и гормональной регуляции способствует часто практически мгновенной перестройке протекающих процессов.

Обратная связь

Работу системы можно проследить на примере поддержания артериального давления. Все изменения этого показателя улавливают специальные рецепторы, располагающиеся на сосудах. Увеличение или понижение давления влияет на растяжении стенок капилляров, вен и артерий. Именно на эти изменения и реагируют рецепторы. Сигнал передается в сосудистые центры, а от них исходят «указания», как скорректировать тонус сосудов и сердечную деятельность. Подключается и система нейрогуморальной регуляции. В результате давление возвращается к норме. Легко заметить, что в основе слаженной работы системы регуляции лежит все тот же механизм обратной связи.

Во главе всего

Саморегуляция, определение тех или иных корректив в деятельности организма, лежит в основе всех изменений тела, его реакций на внешние стимулы. Стрессовое воздействие и постоянные нагрузки могут привести к гипертрофии отдельных органов. Примером этого служат развитые мышцы спортсменов и увеличенные легкие любителей фридайвинга. Стрессовым воздействием часто является болезнь. Гипертрофия сердца — нередкое явление у людей с диагнозом ожирение. Это ответ организма на необходимость увеличения нагрузки по прокачиванию крови.

Механизмы саморегуляции лежат и в основе физиологических реакций, возникающих при испуге. В кровь выбрасывается большое количество гормона адреналина, что вызывает ряд изменений: повышение потребления кислорода, увеличение количества глюкозы, учащение сердечного ритма и мобилизация мышечной системы. При этом общий баланс поддерживается за счет погашения активности других компонентов: замедляется пищеварение, пропадают половые рефлексы.

Динамическое равновесие

Нужно отметить, что гомеостаз, на каком бы уровне он ни сохранялся, не бывает абсолютном. Все параметры внутренней среды поддерживаются в пределах некоторого отрезка значений и постоянно колеблются. Поэтому говорят о динамическом равновесии системы. Важно при этом, чтобы значение конкретного параметра не выходило за пределы так называемого коридора колебаний, иначе процесс может стать патологическим.

Устойчивость и саморегуляция экосистемы

Биогеоценоз (экосистема) состоит из двух взаимосвязанных структур: биоценоза и биотопа. Первый представляет собой всю совокупность живых существ данного ареала. Биотоп — это факторы неживой среды, где обитает биоценоз. Условия среды, постоянно воздействующие на организмы, делятся на три группы:

  • абиотические экологические факторы: температура, свет, влажность и прочие элементы неживой природы;
  • биотические экологические факторы: влияние одних организмов на другие, разделяются на конкуренцию, симбиоз, паразитизм и хищничество;
  • антропогенные экологические факторы — воздействие человека.

Сохранение гомеостаза означает благополучие организмов в условиях постоянного воздействия внешней среды и изменяющихся внутренних факторов. Поддерживающая биогеоценоз саморегуляция в первую очередь основывается на системе трофических связей. Они представляют собой относительно замкнутую цепочку, по которой течет энергия. Продуценты (растения и хемобактерии) получают ее от Солнца или в результате химических реакций, создают с ее помощью органическое вещество, которым питаются консументы (травоядные, хищники, всеядные) нескольких порядков. На последнем этапе цикла находятся редуценты (бактерии, некоторые виды червей), которые разлагают органическое вещество на составные элементы. Они снова вводятся в систему в виде пищи для продуцентов.

Постоянство цикла обеспечивается тем, что на каждом уровне располагается несколько видов живых существ. При выпадении из цепочки кого-то из них происходит замена на схожий по своим функциям.

Внешнее воздействие

Поддержание гомеостаза сопровождается постоянным воздействием извне. Меняющиеся вокруг экосистемы условия приводят к необходимости корректировки внутренних процессов. Выделяют несколько критериев устойчивости:

  • высокий и сбалансированный репродуктивный потенциал особей;
  • адаптации отдельных организмов к меняющимся условиям среды;
  • видовое разнообразие и разветвленные пищевые цепи.

Эти три условия способствуют поддержанию экосистемы в состоянии динамического равновесия. Таким образом, на уровне биогеоценоза саморегуляция в биологии — это воспроизведение особей, сохранение численности и устойчивость к факторам внешней среды. При этом, как в случае с отдельным организмом, равновесие системы не может быть абсолютным.

Концепция саморегуляции живых систем распространяет описанные закономерности и на человеческие сообщества и общественные институты. Широко используются ее принципы и в психологии. По сути, это одна из фундаментальных теорий современного естествознания.

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Механизмы стабилизации живых систем

Возникновение жизни на Земле, появление одноклеточных организмов было связано с формированием и непрестанным поддержанием в клетке в течение всей ее жизни специфических физико-химических условий, отличающихся от условий окружающей среды. Способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять динамически относительное постоянство состава и свойств называется гомеостазом; Явления гомеостаза наблюдаются на всех уровнях биологической организации.[ . ]

Гомеостаз — это механизм, направленный на поддержание устойчивого функционирования биологических объектов. Он включает в себя понятие саморегуляции, способности биологических систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном, относительно постоянном уровне те или иные биологические показатели (физико-химические, физиологические, генетические и т.д.). При саморегуляции управляющие факторы не воздействуют на регулирующую систему извне, а формируются в ней самой. Процесс саморегуляции может носить циклический характер. Отклонение какого-либо жизненного фактора от состояния гомеостаза (например, повышение температуры тела человека во время жары) служит толчком к мобилизации механизмов, восстанавливающих его (усиливается потоотделение и температура тела снижается до нормы).[ . ]

Читать еще:  Как узнать сборку пк

Механизмы саморегуляции весьма разнообразны, однако основаны на общих принципах. Очень широко в биологических системах используется принцип обратной связи. Примером сложной гомеостатической системы, включающей различные способы регуляции, может служить система обеспечения оптимального уровня артериального давления крови у человека и животных. Изменение давления крови воспринимается барорецепторами (нервными окончаниями, ощущающими изменения давления) сосудов, сигнал по нервным волокнам передается в сосудистые центры, изменение состояния которых ведет к изменениям в работе сердца и сердечной деятельности. В результате многих процессов кровяное давление возвращается к норме.[ . ]

Примером саморегуляции на молекулярном уровне могут служить те ферментные реакции, в которых конечный продукт, концентрация которого поддерживается автоматически, влияет на активность фермента.[ . ]

Примером такого рода саморегулирующихся реакций на клеточном уровне организации является самосборка клеточных органоидов из биологических макромолекул, поддержание электрического потенциала мембран у клеток, отвечающих за передачу возбуждения от раздражителей.[ . ]

На многоклеточном уровне появляется внутренняя среда, в которой находятся клетки различных органов и тканей, и это приводит к совершенствованию и развитию механизмов гомеостаза, в первую очередь нервных и гормональных. У большинства животных устанавливаются и поддерживаются на определенном уровне такие показатели внутренней среды, как температура тела и отдельных его частей, кровяное и осмотическое давление, объем, ионный состав и pH жидкостей внутренней среды и т.п.[ . ]

Гомеостаз достигается системой физиологических регуляторных механизмов. У высокоорганизованных животных наиболее важную, интегрирующую функцию выполняет центральная нервная система и особенно кора головного мозга. Большое значение имеет также гормональная система организма. Нарушения механизмов, лежащих в основе гомеостатических процессов, рассматриваются как “болезни гомеостаза”. Например, функциональные нарушения и ухудшения самочувствия, связанные с вынужденной перестройкой биологических ритмов (поездка в регионы с другим климатом).[ . ]

Разнообразны проявления и механизмы саморегуляции на-дорганизменных систем — популяций и биоценозов. На этом уровне поддерживаются стабильность структуры популяций, составляющих биоценозы, их численность, регулируется динамика всех компонентов экосистем в изменяющихся условиях среды. Сама биосфера является примером поддержания гомеостатического состояния и проявлений саморегуляции живых систем.[ . ]

Всем организмам присуще свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни. Благодаря размножению виды сохраняют свои признаки в ряду поколений.[ . ]

На первый взгляд может показаться, что процессы размножения у живых существ очень разнообразны, однако все их можно свести к трем формам: бесполому, вегетативному и половому.[ . ]

Что такое биосистема? Основные свойства биосистемы

Весь окружающий нас мир – это совокупность природных факторов и антропогенного воздействия, что существуют и меняются на протяжении всей истории человечества. Энтропия разрывает этот мир, но он продолжает существовать в динамическом равновесии. В состоянии, которое очень легко нарушить, и при этом пострадают в первую очередь биосистемы. Что такое биосистема в биологии, каковы ее уровни и составляющие – тема данной статьи.

Академические термины

В систему объединяют функциональные элементы, которые связаны между собой и выполняют одну функцию как единое целое. Биологическая система – это совокупность упорядоченных, взаимодействующих и взаимозависимых живых структурных элементов. Они образуют единое целое как система ступеней, вытекающих одна из другой и выполняющих совместную функцию.

Фундамент и надстройка жизни

Способность всего живого из хаотичного теплового движения атомов и молекул создать порядок – это самая удивительная и глубокая особенность жизни. Фундаментальными свойствами жизни в биологии считают: способность живого к саморегуляции, самовоспроизведение и самообновление. К надстройке или необходимым атрибутам жизни относятся обмен веществ в организме и с окружающей средой (питание, выделение и дыхание), движение, раздражимость по принципу обратной связи, возможности адаптации, рост и развитие в процессе онтогенеза.

Основные свойства биосистемы

К основным свойствам относятся:

  • Единство функционала (биохимического, физиологического).
  • Целостность (сумма элементов не равна свойствам системы).
  • Ступенчатость (система состоит из подсистем).
  • Адаптация (способность к изменениям по принципу обратной связи).
  • Динамическая устойчивость.
  • Способность развиваться и самовоспроизводиться.

Уровни организации

Живая материя образует гомогенные системы со своим типом взаимодействий элементов, пространственным и временным масштабом процессов. Эти гомогенные биосистемы занимают свое место в системе живой материи. Основных уровней биосистем восемь:

  • молекулярный;
  • клеточный;
  • тканевый;
  • органный;
  • онтогенетический или организменный;
  • популяционный и видовой;
  • экосистемный или биогеоценотический;
  • биосферный.

Единство жизни

Все уровни перетекают один в другой, включаются друг в друга, переплетаются в единство всего живого на планете. Они символизируют многообразие жизненных форм и представляют собой единицы материи со своей спецификой процессов и проявлений. Жизнь возникла, существует и меняется в целостных биосистемах. Что такое биосистемы – это открытые системы, способные к росту и развитию, динамически устойчивые и самовоспроизводящиеся. Тогда как системы неживые – закрыты, статичны и склонны к деградации.

Изучение организации биосистем

Описание организации таких систем включает выделение подсистем или компонентов биосистемы. Далее исследуют все аспекты существования биосистем, а именно:

  • Структура. Анализ организации структуры проводится с помощью метода классифицирования – многоступенчатого и последовательного разделения совокупности для получения знаний о составе, связях и устройстве системы.
  • Функционал. Изучение функциональной структуры подразумевает определение функции, которую каждый компонент системы выполняет во всем процессе.
  • Основные свойства биосистем. Это показатель сущности системы в отношениях с другими, их закономерные взаимосвязи.

По такой схеме опишем самые главные примеры биосистем.

Клетка – элементарный пример биосистемы

Структурной составляющей данной биосистемы является мембранный аппарат, цитоплазма, органеллы и нуклеотид (ядро). Базовый уровень – молекулярный. Функциональная составляющая данной системы – это согласованная работа всех структур. Основные свойства будут определяться структурно-функциональной спецификой цитоплазматической мембраны, цитоплазмы, органелл и ядра.

Организм как биосистема

На этом уровне на первое место выходят системы регуляции и приспособительные способности, как механизм сохранения целостности и упорядоченности в условиях изменяющихся условий жизни. Структурная организация различна (от безъядерных, одноклеточных до многоклеточных) и наиболее разнообразна. Базовый уровень – клетка. Функциональные особенности: дифференциация клеток, тканей, органов подразумевает более сложные уровни структурного состава; взаимозависимость дифференцированных элементов друг от друга; интеграция и внутренние связи подсистем. Основными свойствами на этом уровне будет общее усложнение и разнообразие свойств живой материи. Например, свойство материи к воспроизводству себе подобных на этом уровне представлено бесполым, половым и вегетативным способом размножения.

Популяционно-видовой уровень

Что такое биосистема на данном уровне – это единица эволюционного процесса, как движущей силы появления всего многообразия жизни на Земле. Именно в ключе эволюционного учения этот уровень становится основополагающим. Вид, как совокупность организмов, обладающая внешним и внутренним сходством, свободно скрещивающихся между собой (для панмиктичных видов) и дающих фертильное потомство, обитающих на определенной территории довольно длительный период времени и имеющих общих филогенетических предков – вот структурная единица данного уровня. Функциональная составляющая: индивидуальный приспособительный потенциал особи, внутривидовая конкуренция и естественный отбор. Вид – закрытая система в генетическом аспекте. Ведь именно порог не скрещиваемости с представителями других видов дает организмам видовую специфичность.

Биосфера – глобальная экосистема

Другой пример того, что такое биосистема, – биосфера, как система наивысшего порядка. Структурный компонент – биотический (живые организмы и продукты их жизнедеятельности) и абиотический (химические компоненты и физические условия). Элементарная единица структуры – биогеоценоз. Функциональный аспект – круговорот веществ в природе, наличие биохимических циклов, для которых характерны открытость и замкнутость. Главные функции биотического компонента – окислительно-восстановительная, концентрационная и газовая. Основные свойства – свойства живой материи.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector