 |
Биосферный уровень организации жизни
|
|
|
|
Молекулярный уровень организации жизни
Представлен разнообразными молекулами, находящимися в живой клетке.
1. Компоненты
o Молекулы неорганических и органических соединений
o Молекулярные комплексы
2. Основные процессы
o Объединение молекул в особые комплексы
o Кодирование и передача генетической информации
3. Науки, ведущие исследования на этом уровне
o Биохимия
o Биофизика
o Молекулярная биология
o Молекулярная генетика
Клеточный уровень организации жизни
Представлен разнообразными органическими клетками. Клетка - структурная и функциональная единица, а также единица размножения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле.
1. Компоненты
o Клетка, её строение, специализация и функции
2. Основные процессы
o Онтогенез клетки
3. Науки, ведущие исследования на этом уровне
o Цитология
Тканевый уровень организации жизни
Тканевый уровень представлен тканями, объединяющими клетки определённого строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференцировки клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная). У растений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.
1. Науки, ведущие исследования на этом уровне
o Гистология
Организменный (онтогенетический) уровень организации жизни
Представлен одноклеточными и многоклеточными организмами растений, животных, грибов и бактерий.
|
|
|
1. Компоненты
o Клетка — основной структурный компонент организма. Из клеток образованы ткани и органы многоклеточного организма
2. Основные процессы
o Обмен веществ (метаболизм)
o Раздражимость
o Размножение
o Онтогенез
o Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности
o Гомеостаз
3. Науки, ведущие исследования на этом уровне
o Анатомия
o Биология развития
o Аутэкология
o Генетика
o Гигиена
o Морфология
o Физиология
Популяционно-видовой уровень организации жизни
Представлен в природе огромным разнообразием видов и их популяций.
1. Компоненты
o Группы родственных особей, объединённых определённым генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой
2. Основные процессы
o Генетическое своеобразие
o Взаимодействие между особями и популяциями
o Накопление элементарных эволюционных преобразований
o Осуществление микроэволюции и адаптация к изменяющейся среде
o Видообразование
o Увеличение биоразнообразия
3. Науки, ведущие исследования на этом уровне
o Генетика популяций
o Эволюция
Биогеоценотический уровень организации жизни
Представлен биогеоценозом. Биогеоценоз - совокупность живых организмов разного уровня организации, проживающих на одной территории, и факторов окружающей среды, влияющих на них. В биогеоценозе выделяют два компонента: биоценоз и экотоп. Биоценоз - совокупность живых организмов различных систематических групп, обитающих на одной территории. Экотоп - совокупность факторов среды, воздействующих на биоценоз.
1. Компоненты
o Популяции различных видов
o Факторы среды
o Пищевые цепи, потоки веществ и энергии
2. Основные процессы
o Биохимический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь
o Подвижное равновесие между живыми организмами и абиотической средой (гомеостаз)
o Обеспечение живых организмов условиями обитания и ресурсами (пищей и убежищем)
|
|
|
3. Науки, ведущие исследования на этом уровне
o Биогеография
o Биогеоценология
o Экология
Биосферный уровень организации жизни
Представлен высшей, глобальной формой организации биосистем — биосферой.
1. Компоненты
o Биогеоценозы
o Антропогенное воздействие
2. Основные процессы
o Активное взаимодействие живых и неживых веществ планеты
o Биологический глобальный круговорот веществ и энергии
o Активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы, его хозяйственная и этнокультурная деятельность
3. Науки, ведущие исследования на этом уровне
o Экология
o Глобальная экология
o Космическая экология
o Социальная экология
Биологические системы, биологические объекты различной сложности (клетки и ткани, органы, системы органов и организмы, биоценозы и экосистемы, вплоть до биосферы в целом), имеющие, как правило, несколько уровней структурно-функциональной организации. Представляя собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, биологические системы обладают свойствами целостности (несводимость свойств системы к сумме свойств её элементов), относительной устойчивости, а также способностью к адаптации по отношению к внешней среде, развитию, самовоспроизведению и эволюции.
Любая биологическая система является динамической — в ней постоянно протекает множество процессов, часто сильно различающихся во времени. В то же время биологические системы — открытые системы, условием существования которых служит обмен энергией, веществом и информацией как между частями системы (или подсистемами), так и с окружающей средой. Важнейшая особенность биологических систем заключается в том, что такой обмен осуществляется под контролем специальных механизмов реализации генетической информации и внутреннего управления, которые позволяют избежать «термодинамической смерти» путём использования энергии, извлекаемой из внешней среды. Устойчивость стационарных состояний биологических систем (сохранение постоянства внутренних характеристик на фоне нестабильной или изменяющейся внешней среды), а также способность их к переходу из одного состояния в другое (свойство неустойчивости стационарных состояний биологических систем) обеспечиваются многообразными механизмами саморегуляции. В основе саморегуляции биологических систем лежит принцип обратной связи, отрицательной или положительной. Так, в цепи регулирования с отрицательной обратной связью информация об отклонении регулируемой величины от заданного уровня включает в действие регулятор, который воздействует на регулируемый объект таким образом, что регулируемая величина возвращается к исходному уровню (знак изменения её обратен знаку первоначального отклонения). Этот механизм, а также более сложные комбинации нескольких механизмов могут функционировать на разных уровнях организации биологических систем (например, на молекулярном — ингибирование ключевого фермента при избытке конечного продукта или репрессия синтеза ферментов, на клеточном — гормональная регуляция и контактное угнетение, обеспечивающие оптимальную плотность клеточной популяции; на уровне организма — регуляция содержания глюкозы в крови, а в общем случае гомеостаз, обеспечивающий стабильность внутренней среды организма). Специальные механизмы положительной обратной связи (воздействие на регулируемый объект вызывает изменение, совпадающее по знаку с первоначальным отклонением регулируемой величины, вследствие чего система выходит из данного стационарного состояния) лежат в основе перехода биологических систем из одного стационарного состояния в другое и основанных на этих переходах закономерных изменениях биологических систем, обеспечивающих их адаптацию к изменяющимся внешним условиям, перемещение, другие многообразные активные функции биологических систем и их эволюцию.
|
|
|
Сложные автономные (независимые от среды) движения биологических систем возможны благодаря множественности стационарных состояний биологических систем, между которыми могут совершаться переходы. В некоторых случаях новое состояние оказывается не стационарным, а автоколебательным, то есть таким, в котором значения показателей колеблются во времени с постоянной амплитудой. Такие явления лежат в основе периодических процессов в биологических системах, временной организации биологических систем, в основе функционирования биологических часов.
|
|
|
Систематика изучает биологическое разнообразие организмов. Основная цель любого систематического исследования — классификация существующего (и существовавшего ранее) многообразия и установление родственных и эволюционных отношений между видами и другими группами организмов (таксонами).
Задача систематики — каталогизация, сопоставление и анализ признаков организмов и создание на этой основе классификационной системы, которая отражала бы эволюционные взаимоотношения между организмами, являлась бы отражением эволюционного процесса.
Классификационная система подразделяется на соподчиненные друг другу систематические категории, или единицы, — таксоны.
Таксо́н (лат. taxon, мн. ч. taxa; от др.-греч. τάξις «порядок, устройство, организация») — группа в классификации, состоящая из дискретных* объектов, объединяемых на основании общих свойств и признаков. Классификационные системы, использующие понятие «таксона», обычно носят иерархический характер; применяются они в языкознании, библиографии и других науках, но прежде всего в биологии, а именно — в биологической систематике.
Основная таксономическая категория, используемая в биологической систематике, — вид. Специфика каждого вида выражена морфологически и служит выражением его генетических особенностей. Близкие виды образуют роды, близкие роды — семейства, семейства — порядки, порядки — классы, классы — отделы, и, наконец, отделы образуют царства органического мира. Каждое растение принадлежит к ряду последовательно соподчиненных таксонов. Это иерархическая система классификации.
В биологии любое научное название вида (в том числе и вида растений) состоит из двух латинских слов (является бинарным): и него входят название рода и видовой эпитет. Например, паслён чёрный (Solanum nigrum). Каждый род (в том числе род Паслён) содержит в своем составе определенное количество видов, отличающихся друг от друга своей морфологией, биохимией, экологией, ролью в растительном покрове и другими свойствами.
Бинарные латинские названия растений приняты научным сообществом, понятны специалистам разных стран и закреплены в Международных номенклатурных кодексах, регулирующих и определяющих таксономические правила. В научных публикациях следует пользоваться международной номенклатурой, а не местными названиями растений. Основателем бинарной номенклатуры является выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778), который в 1753 г. опубликовал свой труд «Species plantarum» («Виды растений»).
|
|
|
Основные таксономические категории следующие:
· царство (regnum)
· тип (phylum)
· подтип (subphylum)
· класс (classis)
· подкласс (subclassis)
· отряд (у растений — порядок) (ordo)
· подотряд (subordo)
· семейство (familia)
· подсемейство (subfamilia)
· род (genus)
· подрод (subgenus)
· вид (species)
· подвид (subspecies)
· разновидность (varietas)
· форма (forma)
Положение вышеназванного вида (паслён чёрный) в современной классификационной системе таково:
· Царство Plantae — растения.
· Отдел Angiospermae, или Magnoliophyta — Покрытосеменные, или Цветковые растения.
· Класс Dicotyledones — двудольные.
· Порядок Scrophulariales — Норичникоцветные.
· Семейство Solanaceae — Паслёновые.
· Род Solanum — Паслён.
· Вид Solanum nigrum — Паслён чёрный.
Видовое название необходимо сопровождать фамилией автора, который впервые дал научное описание вида и ввел его название в научный обиход: Solanum nigrum L. (L. — аббревиатура фамилии Линнея — Linnaeus).
Согласно Международному кодексу ботанической номенклатуры, существуют правила образования названий для таксонов различного ранга, что позволяет сразу различать их уровень. Так, многочисленные названия отделов имеют окончания -phyta. Например, отдел Цветковые растения называется Magnoliophyta, отдел Зеленые водоросли — Chlorophyta и пр. Название порядков имеет окончание -ales. Например, порядок Лютикоцветные — Ranales, порядок Злакоцветные — Poales и т. д. Название семейств имеет окончание -ceae. Например, семейство Розоцветные — Rosaceae, семейство Бобовые — Fabaceaeи т. д.
*
Дискре́тность (от лат. discretus — разделённый, прерывистый) — свойство, противопоставляемое непрерывности, прерывность. Дискретность — всеобщее свойство материи, под дискретностью понимают:
1. Нечто, изменяющееся между несколькими различными стабильными состояниями, например механические часы, которые передвигают минутную стрелку дискретно (скачкообразно) на 1/60 часть окружности
2. Нечто, состоящее из отдельных частей, прерывистость, дробность. Например, дискретный спектр, дискретные структуры, дискретные сообщения.
3. Структуры описываемые через квантование и уровни организации в пространственно-временном континууме в виде процессов и явлений дробной мерности, дискретности времени и пространства, как свойство материи: молекулы, атомы, лептоны, кванты.
|
|
|
