Биологична система: определение, характеристики, нива и принципи

Светът около нас е с хаос. И само биологичните системи се съпротивляват на ентропията и продължават да съществуват в динамично равновесие. Всички живи обекти, които ни заобикалят, се отличават със сложност, структурна и функционална подреденост. Въпреки че днес няма единна дефиниция за живот, като форма на съществуване на материята, в дадена интерпретация е възможността за съществуването на биологична система на най-различни нива на организация.

Интердисциплинарни основи

Във всяка област на науката, системата е асоциация на функционални елементи, които са свързани помежду си и са предназначени да изпълняват една функция. В същото време те го изпълняват като цяло и сумата на единиците в този случай не е равна на резултата.

Концепцията за биологичната система включва живи структурни елементи, които взаимодействат и взаимозависими. От тези компоненти се формира едно живо същество като система от елементи, възникващи един от друг и изпълняващи една единствена функция - осигуряване на живот.

Способността на биологичните системи да създават ред от хаотичното движение на атоми, които искат да увеличат ентропията, е най-удивителната и удивителна черта на живота. Подредеността е първата основна собственост на живота на нашата планета. Други свойства на живота са вътрешен и външен метаболизъм и енергия, способността да се движат и раздразнителност, способността да се адаптират (да се адаптират), да растат, развиват и произвеждат свой собствен вид.

Нива на организация на живота

Разнообразието на органичния свят, който ни заобикаля, може условно да бъде сведено до шест нива на организация на биологичните системи, три от които са суперорганизми:

• Молекулярно генетично. На това ниво, обменът на вещества и енергия и запазването на наследствена информация.
• Клетъчно ниво на организация. Клетката като биологична система осъществява процесите на метаболизъм, диференциация и специализация. На това ниво започва трансферът на наследствена информация през поколенията. Най- многоклетъчни организми те също така отделят органо-тъканно ниво, което се формира от еднакво специализирани клетки, които изобщо изпълняват една функция.
• Организационно или онтогенетично ниво. Ключово ниво за разбиране на живота. Холистичният организъм (едноклетъчен или многоклетъчен) функционира въз основа на експресията на генния материал, получен от родителските форми.

И тогава започва безсмъртието

Ако на предишните нива на организация на материята животът е ограничен, то от следващата стъпка започва потенциалното безсмъртие.

• Специфично за населението ниво. На това ниво не е този, който влиза в играта, а групата - видът, населението. Група организми от един вид предава наследствения си материал от поколение на поколение, като същевременно се адаптира. И става единица микроеволюция или видообразуване.
• Биогеоценотично ниво. На това ниво говорим за екологичната общност на различни животински и растителни видове в определена област. Те имат динамично равновесие и стабилен състав и постоянна циркулация на вещества и енергия.
• Последното ниво е биосферата. Това е “жив филм” на нашата планета, който е включен и в същото време е неразделна част от глобалната екосистема на Земята.

Може би с течение на времето човечеството ще отвори ново ниво на организация на биологичните системи - междупланетни или галактически. Но засега това е всичко, което знаем.

Единство и взаимосвързаност

Иерархично конюгираните нива, описани по-горе, не винаги са препоръчителни за избор при разглеждането на конкретен вид или индивид. Например, при изучаването на едноклетъчни бактерии, понятието за вид е по-скоро произволно - бактериите живеят в отделни щамове, и просто, в семейства. И вида, и населението, и част от биосферата в същото време.

Основното е, че на всяко ниво биологичната система е отворена, способна на растеж и развитие, динамично стабилна и самовъзпроизвеждаща се структура, за разлика от неживите системи - затворени, статични и склонни към деградация. Можете да помислите за различни биологични системи, техните принципи винаги ще бъдат едни и същи.

На какво стоим

По принцип всички системи на живот се основават на следните постулати:

• Единният химичен състав. Всички живи същества се състоят от същите елементи като неживите тела. Единственото съотношение е 98% - въглерод, водород, кислород и азот.
• Метаболизмът и тяхната трансформация, които осигуряват хомеостаза - динамичното постоянство на състава.
• Възпроизвеждането на подобни на базата на наследствен материал (ДНК).
• Свойствата на наследственост и променливост следват от предишното свойство.
• Развитие (промяна в посоката) и растеж (увеличаване на количествените показатели).
• Селективна (обратна връзка) раздразнителност към външни влияния.
• Дискретност (съставена от отделни елементи) и интегритет (функционално единство).
• Саморегулиране, което осигурява хомеостаза.
• Волатилността. Отворени системи, които се нуждаят от постоянно попълване на енергия от външната среда.
• Йерархия и подчинение.

Подчинение и взаимосвързаност

Всеки компонент на биологичната система е едновременно дискретен и пълен. Сложността на целия живот, която започва на нивото на организация на полимерните биомолекули, продължава на по-високи нива на организация на живота. И ако на по-ниските нива на биологичните системи самата реализация на свойствата на живота е необходимо условие и предпоставка за по-високи нива, тогава с нарастващата сложност на организацията, свойствата на живите се виждат все по-ясно.

Човекът винаги е бил най-заинтересован от себе си. И ние в статията ще разглеждаме човека като биологична система. В този случай животът се появява на нивото на клетката, а безсмъртието на нивото на популациите и биосферата.

Къде започва живота

Структурната единица на целия живот на нашата планета е клетка. Тази универсална биологична система се отделя от външната среда чрез цитоплазмената мембрана. Има клетки с ядро ​​(еукариоти), няма ядра (прокариоти). Има много органели (растения - хлоропласти, пластиди, митохондрии), абсолютно без тях (клетки от мастна тъкан). Структурата и компонентите на тези градивни елементи на живота се определят от техните функции.

Но на ниво клетки се реализират всички най-важни свойства на целия живот на планетата Земя.

От какво са направени момчетата и момичетата?

Човекът е биологична система с многостепенна организация и сложна саморегулация. В структурата на нашето тяло се отличават следните нива на организация:

• Cell. Чрез клетката, като структурна единица, организмът ни започва (яйцеклетка, неврон или кардиомиоцит).
• Кърпа. Множество от клетки със същата структура, метаболизъм и функции се обединяват в 4 основни тъкани на тялото: нервна, мускулна, съединителна и епителна.
• На органи. Комбинирането на няколко вида тъкани в една структура, която заема определено място и изпълнява специфична функция, се нарича човешки органи (мозък, черен дроб, бъбреци, далак).
• System. Това е, когато няколко органа, различни по структура и местоположение, се комбинират в една физиологична система (сърдечно-съдова, нервна, екскреторна, дихателна).
• Организмово. Комбиниране на всички предишни нива за осигуряване на жизнената активност на целия организъм в постоянно променящите се условия на околната среда.

Безсмъртният "филм" на планетата

Няма да поставяме в кавички първата дума от заглавието, тъй като поддържаме уверената надежда, че човечеството няма да унищожи планетата заедно с биосферата. Тази обвивка на Земята, където живеят живите организми, съставлява едва 0,1% от нейната маса.

Ако разпределим цялата биомаса на биосферата по цялата повърхност на планетата, това ще бъде слой от 2 милиметра.

Но още от първите дни на появата на живота, тя промени "лицето" на Земята. Дължим присъствието на кислород в атмосферата на анаеробни бактерии, които са живели преди милиарди години, за торф, нефт, газ и въглища също трябва да благодарим на едноклетъчни бактерии.

И само през последните 500 години човечеството е изтрило повече от 800 вида от планетата, която природата е създала милиони години. Антропогенното въздействие върху екосистемата на Земята продължава. За това има много доказателства - увеличаване на озоновите дупки, климатични промени и по-чести геоложки катаклизми. Можете да продължите, но това е тема на друга статия.