- •Тема 1. Особенности естественно-научного познания
- •1.1. Понятие науки. Познание и наука
- •1.2. Проблема критериев научности
- •1.3. Структура научного знания
- •1.4. Развитие науки. Понятие научной революции
- •1.5. Методы и формы научного познания
- •1.6. Естественно-научная и гуманитарная культура
- •1.7. Наука и техника
- •1.8. Особенности современной естественно-научной картины мира
- •Тема 2. Основные идеи классического естествознания
- •2.1. Возникновение классического естествознания
- •2.2. Астрономия в XVI–XIX вв
- •2.3. Физика в XVI–XIX вв
- •2.4. Химия в XVII–XIX вв
- •2.5. Биология в XVI–XIX вв
- •Тема 3. Современные физические представления о мире
- •3.1. Общие принципы неклассической физики
- •3.2. Современные представления о материи, пространстве и времени. Общая и специальная теории относительности
- •3.3. Основные идеи и принципы квантовой физики
- •3.4. Современные представления об элементарных частицах. Структура микромира
- •3.5. Фундаментальные физические взаимодействия
- •Тема 4. Современные взгляды на происхождение и устройство вселенной
- •4.1. Общие принципы современной астрономии
- •4.2. Основные космологические гипотезы. Происхождение Вселенной
- •4.3. Устройство Вселенной
- •4.4. Происхождение и устройство Солнечной системы
- •4.5. Будущее Вселенной
- •Тема 5. Современные взгляды на происхождение и эволюцию жизни
- •5.1. Общие принципы современной биологии
- •5.2. Современные представления о происхождении жизни
- •5.3. Основные этапы эволюции органического мира
- •5.4. Сущность и основные признаки живых систем
- •5.5. Уровни организации живой природы
- •5.6. Генетика и молекулярная биология
- •5.7. Синтетическая теория эволюции
- •5.8. Экология и учение о биосфере
- •Тема 6. Образ человека в современной науке
- •6.1. Человек как предмет естествознания
- •6.2. Возникновение научной антропологии
- •6.3. Основные этапы антропогенеза
- •6.4. Возникновение сознания. Структура сознания
- •6.5. Сознательное и бессознательное
- •6.6. Сознание и язык
- •6.7. Сознание и мозг
- •6.8. Социальное и биологическое в человеке. Индивид, личность, индивидуальность
- •Тема 7. Современные междисциплинарные исследования
- •7.1. Кибернетика
- •7.2. Синергетика
- •7.3. Концепция глобального эволюционизма в науке и философии
- •Заключение Будущее науки: проблемы и перспективы
- •Словарь терминов
- •Соотношения между некоторыми физическими величинами
- •Персоналии
- •Литература
5.5. Уровни организации живой природы
Жизнь на Земле представляет собой целостную систему, состоящую из различных уровней. Выделяют четыре основных уровня организации живой материи:
• молекулярно-генетический;
• онтогенетический;
• популяционно-видовой;
• биогеоценотический.
Единицей молекулярно-генетического уровня выступает ген – структурный элемент молекулы дНк, несущий наследственную информацию, передаваемую от поколения к поколению, а элементарным явлением – воспроизводство генетических кодов по принципу матрицы (5.6).
Единицей онтогенетического уровня организации живого выступает отдельная особь, а элементарным явлением – онтогенез. Биологическая особь может быть как одноклеточным, так и многоклеточным организмом, однако в любом случае она представляет собой целостную, самовоспроизводящуюся систему. Онтогенез – процесс индивидуального развития организма от рождения через последовательные морфологические, физиологические и биохимические изменения до смерти, процесс реализации наследственной информации. Термин «онтогенез» был введен в науку немецким биологом Э. Геккелем, который сформулировал закон о повторении в онтогенезе – индивидуальном развитии организма – основных этапов филогенеза – развития вида, к которому принадлежит данный организм. «Онтогения, – писал Э. Геккель, – является краткой и быстрой рекапитуляцией филогении, обусловленной физиологическими функциями наследственности (размножения) и приспособления (питания). Органический индивидуум повторяет в быстром и кратком ходе своего индивидуального развития самые важные из изменений форм, через которые прошли его предки в медленном и длительном ходе их палеонтологического развития согласно законам наследственности и приспособления». Эта закономерность называется основным биогенетическим законом. Единая теория онтогенеза пока не создана, поскольку не прояснены причины и факторы, определяющие индивидуальное развитие организма, и т. п. Сейчас можно говорить лишь о том, что онтогенез является следствием реализации сложной согласованной программы развертывания наследственных свойств организма.
Единица популяционно-видового уровня – популяция, а элементарное явление – направленное изменение ее генетического состава. Популяция – это совокупность особей одного вида, относительно изолированная от других групп этого же вида, занимающая определенную территорию, воспроизводящая себя на протяжении длительного времени и обладающая общим генетическим фондом. Популяция рассматривается как целостная открытая система, все элементы которой взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой. Термин «популяция» был введен одним из основателей генетики В. Иогансеном. Популяции существуют на протяжении длительного времени и способны к самостоятельному эволюционному развитию, их рассматривают в качестве «атомов» эволюционного процесса. Изучением популяций занимается популяционная биология. Кроме того, популяции выступают объектом рассмотрения синтетической теории эволюции, в рамках которой дается объяснение эволюционных механизмов в живой природе (5.7).
Совокупность совместно обитающих и взаимодействующих между собой популяций растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих определенную территорию, называется биоценозом. Биоценозы являются составным компонентом более сложной системы биогеоценоза. Биогеоценоз выступает единицей биогеоценотического уровня. Элементарное явление этого уровня – переходы биогеоценозов из одного состояния динамического равновесия в другое. Биогеоценозы иначе называют экологическими системами. Термин «биогеоценоз» был введен русским ученым В.Н. Сукачевым в 1940 г., а термин «экологическая система» – английским ботаником А. Тенсли в 1935 г.
Биогеоценоз – сложная динамическая система, представляющая собой совокупность биотических (популяции различных видов растений, животных и микроорганизмов) и абиотических (атмосфера, почва, вода, солнечная энергия) элементов, связанных между собой обменом вещества, энергии и информации. Биогеоценоз – целостная развивающаяся система, взаимодействия в которой описываются принципами прямых и обратных связей. Равновесие экологической системы поддерживается за счет внутренних сил самой этой системы. Поэтому о биогеоценозах говорят как об открытых системах, способных к самоорганизации в результате обмена энергией, веществом и информацией со средой, т. е. с другими биогеоценозами. Закономерности развития биогеоценозов можно описать в терминах синергетики (7.2).
Биогеоценоз – устойчивая система, которая может существовать на протяжении длительного времени. Равновесие в живой системе динамично, т. е. представляет собой постоянное движение вокруг определенной точки устойчивости. для стабильного функционирования живой системы необходимо наличие обратных связей между ее управляющей и исполняющей подсистемами. Такой способ поддержания динамического равновесия называют гомеостазом. Гомеостаз в живых системах можно рассматривать по аналогии с управляющими процессами в кибернетике (7.1).
Чем более многообразна экологическая система, чем больше число составляющих ее видов, тем она более жизнеспособна, устойчива во времени и пространстве. При благоприятных условиях экологические системы способны усложнять свою структурную организацию, повышая сопротивляемость разрушающим воздействиям. Но даже самые сложные и многообразные биогеоценозы не вечны. Внезапные резкие изменения внешних условий снижают устойчивость экологической системы и вызывают нарушение ее внутренней структуры. Выпадение даже одного из элементов биогеоценоза может повлечь за собой изменения в других и вызвать необратимое нарушение равновесия и распад экологической системы. Именно поэтому для нормальной жизнедеятельности биогеоценоза необходимо сохранение всех или подавляющего числа его элементов.
Нарушение динамического равновесия между различными элементами биогеоценоза, связанное с массовым размножением одних видов и сокращением или исчезновением других, приводящее к изменению качества окружающей среды, называют экологической катастрофой. Развитие экологических систем, не связанное с серьезным изменением окружающей среды, представляющее собой последовательную смену биологических сообществ, называется сукцессией.
В заключение следует отметить, что каждый уровень организации живого характеризуется собственными свойствами и закономерностями, а в целом вся иерархия живой природы позволяет представить ее как целостную самоорганизующуюся систему, находящуюся в постоянном взаимодействии с неорганической материей.