1.2 Концепции структурных уровней биологии

Дело в том, что все объекты живой и неживой природы представляют собой настоящие системы, для которых характерно иерархическое соподчинение входящих в них элементов, т.е. структурных уровней организации, начиная от элементарных частиц (электроны, протоны), атомов, молекул, субмолекулярных систем (полимеры) и т.д. вплоть до организмов и сообществ из них.

Изучение каждого уровня организации живой материи должно иметь биологический смысл, т.е. целенаправленно на изучение феномена жизни, а не просто структуры ее физико-химической организации.

Проблема различной степени упорядоченности и организованности живой материи, возникла у натуралистов еще в 18-19 веках. Первым толчком к ее появлению послужило провозглашение в 1838 г клеточной теории. А в 1846 г М.Шлейден - один из основателей этой теории - сформулировал положение о существовании живых тел “различного порядка организованности”. Э.Геккель выдвинул гипотезу, согласно которой цитоплазма клетки не однородна, а структурирована из каких-то надмолекулярных микроскопических частиц.

Так родилась концепция многоуровневой иерархической “матрешки”, понятие уровней организации слилось с одной стороны, с понятием органической целостности, а с другой - с понятием “система”.

Развитию и пониманию познавательной значимости этой концепции существенно содействовал А.Новиков в 1940-е г.г. Он не только уточнил само понятие “уровень организации”, расширил представление об иерархической соподчиненности уровней, но и дал трактовку концепции интегральных уровней как “общего описания эволюции материи, проходящей последовательные и все более высокие порядки сложности и интеграции”.

1.3 Основные свойства живых систем

Всем живым организмам в большей или меньшей степени свойственны определенные размеры и форма, подвижность, раздражимость, рост, размножение и приспособляемость. Хотя этот перечень кажется вполне четким и определенным, граница между живым и неживым довольно условна. Неживые объекты могут обладать одним или несколькими из перечисленных свойств, но никогда не проявляют всю совокупность этих свойств одновременно. Кристаллы в насыщенном растворе могут “расти”, кусочек металлического натрия “бегать” по поверхности воды, а капля масла, плавающая в смеси глицерина и спирта передвигается наподобие амебы.

Характерные особенности живых организмов:

1) Специфическая организация: каждый род живых организмов обладает характерными для него формой и внешним видом; взрослые индивидуумы каждого рода организмов, как правило, имеют характерную величину. Неживые объекты обычно имеют менее постоянные размеры и форму. Живые организмы не гомогенны, т.е. однородны, а состоят из различных частей, выполняющих специальные функции: таким образом, они характеризуются специфической сложной организацией. Структурной и функциональной единицей как растительных, так и животных организмов служит клетка - наиболее простая частица живого вещества, способная существовать самостоятельно. Но и сама клетка имеет специфическую организацию: клетки каждого типа обладают характерными размерами и формой, имеют мембрану, ядро, цитоплазму.

2) Обмен веществ: совокупность всех химических процессов, осуществляемых цитоплазмой и обеспечивающих ее рост. Поддержание жизнедеятельности называется обменом веществ или метаболизмом..

3) Подвижность: третья особенность живых организмов - это их способность к движению. Подвижность большинства животных совершенно очевидна (плавают, ползают, летают и т.д.). У растений движения гораздо более медленны и не так заметны, но они все же происходят.

4) Раздражимость или возбудимость. Живые организмы обладают раздражимостью: они реагируют на раздражители, т.е. на физические или химические изменения в непосредственно окружающей их среде.

5) Рост и развитие. Следующая особенность живых организмов - рост. Прирост массы цитоплазмы может происходить за счет увеличения размеров отдельных клеток, за счет увеличения числа клеток или за счет того и другого. Увеличение размеров клеток может быть следствием простого поглощения воды, но такого рода набухание не рассматривается как рост. Развитие живой формы существования материи представлено онтогенезом - индивидуальным развитием и филогенезом - историческим развитием видов.

6. Размножение - способность к воспроизведению - обязательный признак живых существ. Размножение - это свойство организмов воспроизводить себе подобных.

7) Приспособление или адаптация. Способность растения или животного приспособляться к окружающим условиям позволяет им выживать в мире. Тот или иной вид может либо отыскивать пригодную для его жизни среду, либо претерпевать изменения, делающие его лучше приспособленными к условиям среды.

8) Саморегуляция - это способность живых организмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов.

9) Ритмичность. Повсюду в живой и неживой природе распространены колебательные процессы. Океанские приливы и отливы, смена дня и ночи, фаз Луны, чередование времен года, периодическое увеличение солнечной активности, цикличность геологических процессов - все это разные формы колебательных процессов.

В биологии под ритмичностью понимают периодические изменения интенсивности физиологических функций с различными периодами колебаний. Например: ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у животных.

10) Энергозависимость. Живые тела представляют собой открытые для поступления энергии системы. Под открытыми системами понимают динамические системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним энергии и материи извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступает энергия и материя из окружающей среды.

11) Наследственность. Это свойство заключается в способности организмов обеспечивать передачу признаков свойств, особенностей развития из поколения в поколение.

12) Изменчивость - это способность организмов приобретать новые признаки и свойства, в основе которой лежит изменение молекул ДНК.