Hvad er biologiske systemer? Biologiske systemer: tegn, egenskaber, organisation

Konceptet om en systemisk multilevel organisering af livet er en af nøglen i moderne naturvidenskab. Alle biologiske objekter er i overensstemmelse hermed forenet på basis af visse funktioner og tætte relationer og er bygget i en bestemt hierarkisk rækkefølge. Lignende principper er universelle for hele naturen som helhed. Bekendtskab med hvilke biologiske systemer er, det er bedre at begynde med definitionen af et nøglekoncept.

Omfattende teori

Grundlaget for konceptet blev lagt i midten af forrige århundrede af Ludwig von Bertalanffy. Det var han der udviklede den generelle teori om systemer. Det dækker alle objekter af natur og samfund. Teorien identificerer biologiske, sociale, kosmiske, fysiske, økonomiske og andre systemer, der kombinerer i tre hovedkategorier: mikrokosmos, makroverdenen og megaloren. Den første omfatter elementære partikler og atomer, til den anden - alt fra molekyler til oceaner og kontinenter, til de tredie rumobjekter. Makrokosmen omfatter også levende systemer.

Det grundlæggende koncept

Systemet er en sammenslutning af elementer, der er baseret på visse forhold, underlagt visse love. Organiseringen af en sådan struktur består som regel af flere ordnede niveauer. I dette tilfælde kan hvert element samtidig være et system med en lavere orden. En vigtig egenskab ved en sådan organisation: Hele er kvalitativt forskellig fra summen af alle dens komponenter. Systemet er ikke kun et sæt egenskaber af elementer, det skelnes af en ny kvalitet.

Alle objekter i den levende verden er lignende strukturer. Og den kvalitet, der opstår ved kombinationen af flere elementer, bliver en ny manifestation af livet.

åbent

Forståelse af hvilke biologiske systemer er, kræver beskrivelse af en anden ejendom af lignende strukturer. Dette samspil med miljøet. I teorien kan organisationen af biologiske systemer være lukket og åben. I praksis kender forskere ikke nogen helt lukket struktur. Ethvert levende system interagerer konstant med miljøet gennem en semipermeabel grænseskal. Celler har en bilipidmembran, og en rumstation har en hud. Sociale systemer er forenet gennem lovgivningsmæssige retsakter eller visse forhold af mennesker.

Det viser sig, at svaret på spørgsmålet "Hvad er biologiske systemer?" Kan formuleres som følger: Det er et sæt af konstant interaktive levende elementer, bygget i en bestemt hierarkisk rækkefølge og åbent i varierende grad for at udveksle med miljøet.

beviser

Alle de karakteristiske egenskaber ved de omhandlede strukturer er samtidig kriterierne for at skelne levende natur fra den livløse. Lad os kalde tegn på biologiske systemer med deres korte karakteristika:

1. Enkelt kemisk sammensætning. Alle naturlige objekter er bygget fra de samme molekyler. Levende stoffer som hovedelementerne omfatter kulstof, nitrogen, ilt og hydrogen.
2. Metabolisme med mediet. Dette er allerede beskrevet egenskaben af åbenhed i systemet. Et af dets manifestationer er energibeslutningen af sådanne strukturer.
3. Reproduktion (reproduktion).
4. Arvelighed er ejendommen til at overføre funktioner i struktur og funktion fra generation til generation.
5. Variabilitet er ejendommen til at erhverve nye egenskaber og færdigheder gennem hele livet.
6. Vækst og udvikling. Representerer en retningsbestemt irreversibel ændring. Isolere den individuelle og historiske udvikling af levende systemer, kaldet ontogeny og fylogeni.
7. Irritabilitet (reflekser, taxier) er en egenskab, der reagerer på stimuli og ændringer i miljøet.
8. Diskret. Ethvert levende system består af separate, men interaktive elementer, der danner en hierarkisk struktur.
9. Selvregulering. Der er interne mekanismer til at opretholde homeostase, hvilket bidrager til systemets overlevelse. Selvregulering er baseret på princippet om negativ feedback.
10. Rytme. Styrkelse og svækkelse af forskellige processer med jævne mellemrum.

Niveauer af organisering af biologiske systemer

Alle beskrevne egenskaber bevares på ethvert trin i den hierarkiske struktur. De vigtigste niveauer for organisering af biologiske systemer er ret vilkårlig, da nogen af dem let kan opdeles i flere komponenter. Generelt er der fire faser af dette hierarki:

• Molekylærgenetisk niveau;
• Ontogenetisk niveau;
• Befolkningsspecifik niveau
• Biogeocoenotisk niveau.

Lad os dvæle mere om dem.

Molekylegenetisk niveau

Sådanne makromolekyler som proteiner, lipider, kulhydrater og nukleinsyrer er strukturelle elementer af organismer, men i sig selv er de ikke bærere af et fuldt liv.

Hver af disse elementer udfører sine funktioner. Kulhydrater er en kilde til energi. Lipider er en del af plasmamembranen af celler. De er også en energileverandør. Proteiner udfører de fleste af livets funktioner. De består af tyve sorter af aminosyrer, som kan skifte i tilfældig rækkefølge. Som følge heraf er der en enorm mængde proteiner, der kan klare meget forskellige job. Nukleinsyrer, DNA og RNA er grundlaget for arvelighed.

Makromolekyler kombineres i komplekser, der danner cellelemeller: ribosomer, mitokondrier, myofibriller og så videre. Alle er ansvarlige for individuelle biologiske manifestationer, men når ikke niveauet af kompleksitet, der kan kaldes liv.

Næste trin

Hvilke biologiske systemer udgør det ontogenetiske niveau? Disse er alle organismer, der begynder fra enhedscellulære og slutter med pattedyr og mand, såvel som organer, væv og celler i kroppen. Alle disse elementer kan betragtes som separate niveauer for organisering af biologiske systemer, men for nemheds skyld og i kraft af almindelige love kombineres de.

En celle er en elementær strukturel enhed af organismenes struktur. Det repræsenterer også det komplekse niveau af det biologiske system, som livet først ser ud som et fænomen. Som nævnt giver enklere strukturer kun separate funktioner. Cage er iboende i alle egenskaber ved biologiske systemer.

Væv og organer er mellemliggende delværdier i den ontogenetiske fase. En multicellular organisme følger dem. Det er præget af evnen til selvstændig eksistens, udvikling og reproduktion. Denne egenskab skelner individet og cellen fra organer og væv.

Befolkning og art

Fra trin til trin bliver biologiske systemer mere komplekse. På næste niveau er arter og populationer placeret. Den første er et sæt individer, der er karakteriseret ved arvelig lighed i en række parametre: morfologi, fysiologi, genetik, geografisk placering. Og vigtigst af alt: de organismer, der udgør arterne, er i stand til frit at forbinde og forlade frugtbare afkom.

Gruppen af individer optager et bestemt område, som kaldes habitatområdet. Ofte er det revet af forskellige geografiske hindringer. Som følge heraf bryder arten op i adskillige relativt isolerede populationer. Naturligvis bidrager betingelserne for adskillelse fra resten af arten til akkumulering af et bestemt genetisk materiale. Med en stærk divergens mellem populationernes egenskaber fremkommer nye arter.

økosystemer

I den hierarkiske stige bag befolkninger og arter følger samfundet, biogeocenosen og biosfæren. Den første er en samling af populationer af forskellige arter beliggende på samme område. Isolere plante-, dyre- og mikrobielle samfund. Deres totalitet inden for et enkelt område vil blive kaldt en biocenose. Disse niveauer af biologiske systemer er præget af en tæt sammenkobling af alle individer.

Betingelserne for, at der findes organismer, påvirker dem konstant. Hele sæt af lignende faktorer af den livløse natur af dette interval kaldes normalt biotopen. Miljøet og samfundene af organismer er i konstant samspil, der er en cyklus af materie og energi. Derfor kombineres biotopen og biocenosen til en biogeocenose eller et økosystem. Dette niveau er også karakteriseret ved alle de levende egenskaber: det er konstant i kontakt med miljøet, ledelsen i det sker på princippet om selvregulering, processerne er underlagt visse cyklusser.

På højeste niveau af hierarkiet er Jordens biosfære-en shell bebodd af levende væsener. Menneskelig aktivitet har stor indflydelse på det, hvilket i stigende grad fører til fremkomsten af miljøkatastrofer.

Hvad er biologiske systemer? Faktisk er det alle de levende ting, der omgiver os. Man adskiller sig fra andre elementer i biosfæren i evnen til at være opmærksom og derfor omdirigere og ændre sine aktiviteter. Mens denne evne Homo Sapiens arbejder mod naturen. Men takket være hende har vi en chance for at ordne alt.