< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Рівні організації біологічних систем

Природні системи складаються з величезної кількості різно організованих, взаємообумовлених і взаємозамінних компонентів, які об'єднані між собою безліччю прямих і зворотніх зв'язків.

Система - це сукупність структурних компонентів, між якими існує закономірний взаємозв'язок і взаємодія. Функція системи визначається як спосіб діяння системи та її структурних компонентів, спрямований на досягнення певного ефекту, або їх діяльність у процесі реалізації взаємозв'язків. За характером взаємодії з середовищем виділяють три види систем: відкриті - обмінюються з середовищем речовиною і енергією; закриті - обмінюються тільки енергією; ізольовані - не взаємодіють із середовищем.

Принцип ієрархічної організації систем полягає у тому, що будь-яка система представляє собою елемент системи більш високого рангу, і в свою чергу складається з елементів - підпорядкованих їй систем нижчого рангу.

Таким чином, світ живого організований у вигляді ланцюжка, що складається з ланок зростаючої складності. Ця послідовність починається з елементарних частинок, з яких складається атом, йде до молекул, клітин і поширюється до складних організмів і їх угруповань. Одиниці одного рівня організації є частинками, з яких утворюється наступний вищий рівень. Молекули, об'єднуючись, утворюють клітини, клітини утворюють тканини і органи, які в свою чергу утворюють багатоклітинний організм, організми утворюють надорганізмові системи: популяції, угруповання, екосистеми.

Кожен з рівнів організації має особливості, які лише частково можна пояснити, виходячи з особливостей нижчого рівня. Іншими словами, властивості цілого не дорівнюють сумі властивостей його частин. Ця закономірність відома як принцип емерджентності систем: при об'єднанні компонентів у більші функціональні одиниці виникають якісно нові (емерджентні) властивості, які неможливо передбачити, виходячи з властивостей компонентів. Отже, властивості системи певного рівня організації є сумою сукупних властивостей її компонентів і емерджентних властивостей, що виникають внаслідок взаємодії цих компонентів.

Життя як вища форма руху матерії реалізується в біологічних системах. Ознаки живого - подразливість, рухомість, ріст, розмноження, розвиток, спадковість, мінливість, обмін речовиною, енергією та інформацією - визначають властивості біологічних систем.

Біологічні системи - це системи, які складаються з живих компонентів. Біологічні системи включають:

  • 1) живі організми і всі їх підсистеми;
  • 2) всі системи, які є інтеграцією живих істот (популяції, види тощо);
  • 3) всі системи, організаторами яких є живі організми, їх сукупності або жива речовина в цілому (екосистеми).

Загальними ознаками біологічних систем є перетворення енергії, обмін речовин, самоорганізація, самовідновлення і самозбереження. їх фундаментальні властивості - цілісність, динамічність і здатність до розвитку. Біологічні системи належать до відкритих систем - тобто обмінюються з середовищем речовиною і енергією, завдяки чому встановлюється єдність живого з середовищем.

Виділяють різноманітні рівні організації біосистем. Американський еколог Ю.Одум (1986) назвав послідовність цих рівнів "біологічним спектром" (рис.2.1). Екологія вивчає системи, розміщені в правій частині цього спектру, тобто системи від рівня організму і вище.

Спектр рівнів організації

Рис.2.1. Спектр рівнів організації (за Одумом)

Основні рівні організації біосистем

Рис.2.2. Основні рівні організації біосистем (за Голубцем)

За М. Голубцем (1982) основними рівнями організації біологічних систем є організмовий, популяційний, екосистемний (рис.2.2). У системах цих трьох рівнів організації відбуваються всі біотичні процеси: біохімічні, фізіологічні, біофізичні, біогеохімічні, біогеоценотичні тощо, які забезпечують існування живої речовини. Всі інші живі системи є підпорядкованими і неуніверсальними, це структурні ступені організації.

Організмовий рівень

Організми - це живі системи від одноклітинних до найвищих істот. Організми універсальні, самостійні, самовідтворювані й саморегульовані. їх найважливіша функція - розмноження. Підпорядкованими системами цього рівня є органи, тканини, клітини, органелли, макромолекули, гени, а також внутрішні системи організму (нервова, кровоносна, ендокринна тощо).

Популяційний рівень

Охоплює популяції живих істот - сукупності живих особин одного виду в межах певної території, де він розмножується і може практично необмежено довго існувати. Основна функція популяції - формування в певних екологічних умовах такого населення виду, котре за структурою і життєвими особливостями найбільше відповідає даному середовищу існування (припасоване до умов існування шляхом природного добору). Поняття "біологічний вид" з екологічної точки зору співрозмірне з поняттям "популяція", оскільки кожен вид у природі існує як сукупність популяцій. У свою чергу, види об'єднуються в таксономічні категорії вищого порядку - роди, родини, порядки, класи, відділи, типи і царства живих організмів.

Сукупність популяцій організмів різних видів, які співіснують у певній ділянці простору і взаємодіють між собою за допомогою структурних та функціональних зв'язків, називають біотичним угрупованням, або біоценозом. Виділяють угруповання рослин (фітоценоз), угруповання тварин (зооценоз), угруповання мікроорганізмів (мікробоценоз) та ін. Кожен біоценоз нерозривно пов'язаний з його абіотичним середовищем, утворюючи єдину систему - екосистему.

Екосистемний рівень

Включає екосистеми всіх ступенів складності. Системи цього рівня є функціональною єдністю живих і неживих компонентів, яка охоплена безперервним обміном речовиною, енергією та інформацією. Екосистеми забезпечують постійний функціональний зв'язок між живою та неживою природою, постійний рух речовини за біогеохімічними циклами і постійну трансформацію сонячної енергії у трофічних ланцюгах. їх основна функція - забезпечення постійного матеріально-енергетичного обміну з зовнішнім середовищем і між компонентами екосистеми.

Сукупність всіх екосистем планети створює гігантську глобальну екосистему - біосферу. Біосфера в цілому, як єдина і найбільша екосистема є предметом вивчення глобальної екології, або біосферології.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >