Структурные уровни организации живого вещества

2.      Основные процессы

o         Объединение молекул в особые комплексы

o         Осуществление физико-химических реакций в упорядоченном виде

o         Копирование ДНК, кодирование и передача генетической информации

3.      Науки, ведущие исследования на этом уровне

o         Биохимия

o         Биофизика

o         Молекулярная биология

o         Молекулярная генетика

Включает физико-химические процессы, протекающие в клетке (и/или в живом организме). К ним относят синтез, распад и взаимопревращения органических молекул, движение ионов, превращение энергии и передачу генетической информации. Участниками этих процессов являются низко- и высокомолекулярные органические соединения, большинство из которых не встречается в неживой природе (биополимеры – белки и нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды и др.).

Клеточный уровень

     1.Компоненты

o         Комплексы молекул химических соединений и органоиды клетки

2.      Основные процессы

o         Биосинтез, фотосинтез

o         Регуляция химических реакций

o         Деление клеток

o         Вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы

3.      Науки, ведущие исследования на этом уровне

o         Генная инженерия

o         Цитогенетика

o         Цитология

o         Эмбриология

Включает различные клеточные структуры, на основе которых происходит пространственная и временная упорядоченность протекающих на молекулярном уровне физико-химических процессов, а также функциональные взаимодействия между структурными элементами

клетки во время ее жизненного цикла. Наиболее значимым событием на

клеточном уровне, в которое вовлечены все клеточные структуры, является

процесс деления клетки. Значимость клеточного уровня также заключается в

том, что именно с него начинается собственно жизнь. Все процессы,

описываемые на молекулярном уровне, происходят только в клетке. Другими

словами, клетка является основной формой организации живой материи.

Любая клетка любого организма содержит всю генетическую информацию оданном организме. Уникальность генетической информации каждого

организма (генотип) определяется последовательностью нуклеотидов в цепи

ДНК. Число вариантов молекул ДНК достаточно, чтобы обеспечить каждый

организм, существующий в настоящее время, существовавший когда-либо и

тот, который появится в будущем, своей собственной уникальной

генетической программой.

Тканевый уровень представлен тканями, объединяющими клетки определенного 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, а также кровь и лимфа). У растений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит дифференциация и специализация клеток, действуют механизмы соединения клеток между собой, механизмы, контролирующие рост ткани и ее функциональную активность.

Органный уровень возникает на основе функционального

объединения нескольких тканей. Функции некоторых органов могут

совпадать с функциями отдельных клеточных структур у одноклеточных организмов (пищеварение, выделение, зрительная и химическая рецепция). Представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация, защищающаяся в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.

Организменный уровень

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

Включает согласованное функционирование

органов и их систем. На организменном уровне проявляются

онтогенетические изменения строения многоклеточного организма, процессы

управления онтогенезом, процессы реализации генетической информации,

адаптационные реакции организма на изменения условий внутренней и

внешней среды, процессы, обеспечивающие постоянство внутренней среды

организма и многое другое. Организменный уровень позволяет

сформулировать представление об уникальности внутреннего и внешнего

строения особей определенного вида, проследить направления и

охарактеризовать в деталях морфо-физиологический прогресс. На

организменном уровне происходит реализация наследственной программы

индивидуума, закодированной в генотипе, т. е. онтогенез. Однако

генетическая система содержит информацию не только об индивидуальном,

но и об историческом развитии особи (филогенезе), т. е. обладает

исторической памятью. В процессе эмбрионального развития

многоклеточный организм в ускоренном темпе проходит все стадии

исторического развития вида.

Популяционно-видовой уровень

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 выработка адаптаций к изменяющейся среде

o         Видообразование

o         Увеличение биоразнообразия

3.      Науки, ведущие исследования на этом уровне

o         Генетика популяций

o         Эволюция

o         Экология

Возникает на основе объединения особей одного вида. Необходимость выделения этого уровня связана с тем, что популяцию следует рассматривать как элементарную единицу эволюционного процесса, а вид является его главным результатом. На популяционно-видовом уровне начинают проявляться основанные на статистических (вероятностных) законах такие факторы эволюции, как рекомбинации, дрейф генов, поток генов и естественный отбор. Длительная эволюция предшествовала созданию генофонда вида, который определяется как «система хорошо коадаптированных генов». Генофонд играет ключевую роль гиперструктуры на популяционно-видовом уровне. Особь в этом случае рассматривается как «недолговечный сосуд, в котором временно хранится небольшая часть генофонда». Генофонд в его видимой форме представляет существующая популяция, где происходит процесс обмена генетической информацией между особями в процессе размножения. Генофонд вида в этом

контексте представляет собой информационную систему, на основе которой

постоянно создаются новые варианты генетических программ — генотипы

особей. Именно в популяциях гены взаимодействуют в многочисленных

комбинациях. В процессе эволюции мутации обеспечивают появление новых

вариантов генов, что ведет к изменению генофонда популяций и вида в

целом. Механизмом, защищающим вид от разрушения его хорошо

интегрированной системы коадаптированных генов, является

репродуктивная изоляция (нескрещиваемость особей разных видов).

Длительное взаимодействие генов в генофонде обеспечивает степень

интеграции, на основе которой происходит адаптация организмов данного

вида к среде обитания (экологической нише). Таким образом, разделение

массы организмов на виды, т.е. защищенные генофонды, создает некую

упорядоченную систему, которая допускает увеличение генетического

разнообразия организмов в заданных пределах без разрушения базового

информационного (генного) комплекса. Популяционный уровень служит

основой для развития социальных отношений, появления коллективных

поведенческих реакций.

Биогеоценотический уровень и

1.      Компоненты

o         Популяции различных видов

o         Факторы среды

o         Пищевые сети, 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

4.      Компоненты

o         Биогеоценозы

o         Антропогенное воздействие

5.      Основные процессы

o         Активное взаимодействие живого и неживого вещества планеты

o         Биологический глобальный круговорот веществ и энергии

o         Активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы, его хозяйственная и этнокультурная деятельность

6.      Науки, ведущие исследования на этом уровне

o         Экология

1.      Глобальная экология

2.      Космическая экология

3.      Социальная экология

Объединяют процессы, протекающие в биогеоценозах, элементарных структурных и функциональных единицах биосферы. Биогеоценоз – открытая, относительно стабильная система, имеющая входы и выходы для вещества и энергии, посредством которых биоценозы объединяются в цепи или сети. На данном уровне изучают круговорот веществ и потоки энергии в природе, производят оценку продуктивности и биоразнообразия биоценозов, изучают их эволюцию, устанавливают причины глобальных экологических кризисов, прогнозируют состояние биоты и отдельных видов в будущем.

Заключение

В современной науке широко используется метод структурного анализа, при котором учитывается системность исследуемых объектов. Ведь структурность - это внутренняя расчлененность материального бытия, способ существования материи.

Структурные уровни организации материи строятся по принципу пирамиды: высшие уровни состоят из многочисленного числа низших уровней. Низшие уровни являются основой существования материи. Без этих уровней невозможно дальнейшее построение «пирамиды материи». Высшие (сложные) уровни образуются путём эволюции – постепенно переходя от простого к сложному. Структурные уровни материи образованы из определенного множества объектов какого-либо вида и характеризуются особым способом взаимодействия между составляющими их элементами.

Концепция структурных уровней живой материи включает представления системности и связанной с ней органической целостности живых организмов. Однако история теории систем начиналась с механистического понимания организации живой материи, в соответствии с которым все высшее сводилось к низшему: процессы жизнедеятельности — к совокупности физико-химических реакций, а организация организма — к взаимодействию молекул, клеток, тканей, органов и т.п.

Но не следует забывать о том, что природа не знает нашего разделения на науки, она единственная, поэтому уровни организации живого тесно связаны между собой.

Список литературы

1. Данилова В.С. Основные концепции современного естествознания: Учеб. пособие для вузов. – М., 2000. – 256 с.

2. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учеб. . Изд. 2-е,перераб. и доп. – М.;Альфа-М; ИНФРА-М, 2004. – 622 с.

3. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. – М., 2003. – 287 с.

4. Концепция современного естествознания: Под ред. Профессора С. И. Самыгина, Серия «Учебники и учебные пособия» -4-е изд., перераб. и доп. – Ростов н/Д: «Феникс».2003 -448c.

18