31. Фундаментальные свойства живых систем. Спектр организации живых систем. Принцип эмерджентности.

Рассмотрим фундаментальные свойства живых систем:

Высокоупорядоченное строение, саморегуляция, адаптированность

Клеточное строение имеют все живые организмы (за исключением вирусов). Некоторые организмы состоят из множества клеток, такие как грибы, животные и растения, а некоторые лишь из одной. Однако клетки всех этих организмов имеют способность к самовоспроизведению, росту, развитию и обмену веществ.

Особенности химического состава. В состав живых организмов входят такие же элементы, которые присущи неживой природе. Однако соотношение этих веществ различно. В живой природе 98 % веществ составляют углерод, кислород, водород и азот. В состав живых организмах входят четыре группы органических соединений: белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Эти вещества - редкость в неживой природе.

Обмен веществ. Основой жизнедеятельности клетки является метаболизм. Все живые существа получают питательные вещества из внешней среды и выделяют в нее конечные продукты обмена. Поступившие в организм питательные вещества трансформируются в энергию, которая используется в процессе жизнедеятельности.

Гомеостаз. Только биологические системы способны поддерживать относительное постоянство и свойства. Гомеостаз - это состояние, которое позволяет организмам сохранять свое постоянство с помощью химических реакций, поддерживать равновесие и преодолевать сопротивление окружающей среды.

Раздражимость. Все живые организмы способны реагировать на внешние или внутренние воздействия, что говорит о взаимодействии их с окружающей средой. Например, человек реагирует на такие воздействия с помощь нервной системы, а растения с помощью таксисов (например, растения тянутся к свету).

Движение - это проявление жизнедеятельности. Все живое способно двигаться, что обеспечивает активное взаимодействие с окружающей средой.

Например: постоянное движение цитоплазмы в клетке, движения цветка в зависимости от времени суток, использование жгутиков или ресничек одноклеточными организмами или использование специальных органов движения.

Рост и развитие. Рост это изменение размеров организма, а развитие - это изменение качества организма. Развитие представлено онтогенезом (индивидуальным развитием) и филогенезом (историческим развитием).

Воспроизведение. Одно из самых главных свойств живой материи - это способность воспроизводить себе подобных. Размножение осуществляется на всех уровнях:редупликации ДНК, воспроизводство органоидов в клетке, деление самой клетки, бесполое и половое размножение живых существ.

Эволюция. Живая природа постоянно развивается - изменяется генетический состав популяций, появляются и исчезают виды, экосистема преобразуется. В процессе эволюции живые существа способны передавать из поколения в поколения определенные признаки, а так же изменяться и приобретать новые признаки. За счет приобретения новых признаков, организмы могут приспосабливаться к изменениям окружающей среды.

Уровни организации живых систем. Молекулярный уровень. Молекулярный уровень несет отдельные, хотя и существенные признаки жизни. На этом уровне обнаруживается удивительное однообразие дискретных единиц. Основу всех животных, растений и вирусов составляют 20 аминокислот и 4 одинаковых азотистых основания, входящих в состав молекул нуклеиновых кислот. У всех организмов биологическая энергия запасается в виде богатой энергией аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Наследственная информация у всех заложена в молекулах дизоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), способной к самовоспроизведению. Реализация наследственной информации осуществляется при участии молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК). Элементарная единица: ген, явление: редупликация, самовоспроизведение.

Клеточный уровень. Клетка является основной самостоятельно функционирующей элементарной биологической единицей, характерной для всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уровне возможны биосинтез и реализация наследственной информации. Клеточный уровень у одноклеточных организмов совпадает с организменным. Явление: процессы в клетке.

Тканевый уровень. Совокупность клеток с одинаковым типом организации составляет ткань. Тканевый уровень возник вместе с появлением многоклеточных животных и растений, имеющих различающиеся между собой ткани. Явление: выполнение тканью функций.

Органный уровень. Совместно функционирующие клетки, относящиеся к разным тканям, составляют органы. Всего лишь шесть основных тканей входят в состав органов всех животных и шесть основных тканей образуют органы у растений. Явление: функция органа.

Организменный уровень. На организменном уровне обнаруживается чрезвычайно большое многообразие форм. Единица: особь, явление: онтогенез.

Популяционно-видовой уровень. Совокупность организмов одного вида, населяющих определенную территорию, составляет популяцию. Популяция – это надорганизменная живая система, которая является элементарной единицей эволюционного процесса; в ней начинаются процессы видообразования. Явление: изменение генофонда.

Биоценотический уровень. Биогеоценозы – исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций различных видов, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ, энергии и информации. Они являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественно-энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов.

Биосферный уровень. Биогеоценозы в совокупности составляют биосферу и обусловливают все процессы, протекающие в ней.

Принцип эмерджентности Суть: свойства целого невозможно свести к сумме свойств его частей. Хотя данные, полученные при изучении какого-либо уровня, помогают при изучении следующего, с их помощью никогда нельзя полностью объяснить явления, происходящие на этом следующем уровне; он должен быть изучен непосредственно.

Пр: Водород и кислород, соединяясь в определенном соотношении, образуют водуг жидкость, совершенно непохожую по своим свойствам на исходные газы. А определенные водоросли и кишечнополостные животные, эволюционируя совместно, образуют систему кораллового рифа, возникает эффективный механизм круговорота элементов питания, позволяющий такой комбинированной системе поддерживать высокую продуктивность в водах с очень низким содержанием этих элементов. Следовательно, фантастическая продуктивность и разнообразие коралловых рифов — эмерджентные свойства, характерные только для уровня рифового сообщества.