БИОСИСТЕМА - система, состоящая из однотипного живого вещества: макромолекулы, клеточные структуры, сами клетки, ткани, органы, их системы, индивид, особь.[ ...]
Биосистема есть частный вид наиболее сложных систем, построенных на основе белковых соединений. Поэтому системный подход в экологии очень популярен.[ ...]
Биосистема имеет несколько уровней организации: первый - гены и определяемые ими генетические системы; второй - клетки и составляемые ими клеточные системы; следующий уровень - органы и системы органов; затем - организмы и системы организмов, популяции и популяционные системы, сообщества и экосистемы.[ ...]
Биосистемы - это биологические системы, в которых биотические компоненты разных уровней организации (от генов до сообществ) упорядоченно взаимодействуют с абиотическими компонентами (энергией и веществом), составляя единое целое с окружающей физической средой. Биосистемы разных уровней изучаются различными дисциплинами: гены - генетикой, клетки -цитологией, органы - физиологией, организмы - ихтиологией, микробиологией, орнитологией, антропологией и др.[ ...]
Полагают, что в биосистеме в отличие от технических систем, избыточность функционирующих элементов достигается не только простым увеличением совокупности мало надежных элементов, но также их поочередным функционированием. При высокой нагрузке на систему в активное состояние переходит дополнительное количество "отдыхающих” элементов, поэтому задача резервирования в физиологическом смысле состоит не в том, чтобы поддерживать высокий уровень функционирования системы при перегрузках, а в том, чтобы обеспечить ее элементам режим, исключающий их необратимое нарушение (Федоров, 1988).[ ...]
Каждый уровень биосистемы характеризуется собственными, только ему присущими свойствами, а кроме того, обладает суммой свойств входящих в него подсистем-комповевтов. Извеотный принцип весводамости свойств целого к сумме свойств его частей следует хорошо помнить при изучении экологии.[ ...]
Экология изучает биосистемы, включающие жизнь на уровне выше организмов. Биосистемы, являющиеся объектом изучения экологов, были названы экосистемами (А.Тэнсли, 1935 г.); иногда их называют биогеноценозом (В.Н.Сукачев, 1945 г.). Экосистема - одно из фундаментальных понятий в экологии. Как известно, в широком смысле под системой обычно понимается совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях и связях друг с другом, в результате которых образуется целостность и единство совокупности.[ ...]
Нарушения гомеостаза в биосистемах, возможные причины и следствия.[ ...]
Важнейшим фактором обеспечения надежности биосистемы является ее структурная и функциональная гетерогенность. Это общее положение, которое сейчас уже не требует специального доказательства. Вполне вероятно, что существуют специальные механизмы поддержания гетерогенности биосистем. Гетерогенность - результат изменчивости (лабильности) клеток и организмов. Одной из причин клеточной гетерогенности является неоднозначность матричных процессов (репликации, транскрипции, трансляции), которые могут осуществляться поливариантно, т.е. несколькими способами (Инге-Вечтомов, 1977). Вследствие гетерогенности молекул матричной РНК и последующей поливариантной трансляции возникает полиморфизм белков. Это важный фактор при молекулярном отборе в процессах самосборки клеточных структур.[ ...]
Правило эквивалентности в развитии биосистем: биосистемы способны достигнуть конечного (финального) состояния (фазы) развития независимо от степени нарушения начальных условий своего развития.[ ...]
Организм человека - открытая для окружающей среды биосистема, важнейшей стратегической задачей которой является сохранение гомеостаза, что связано с нормальным функциональным состоянием его распознающих систем. В отношении биологических факторов такой системой служит система иммунитета. Снижение иммунологической реактивности организма вследствие воздействия деформированной среды обитания, а также общей реактивности способствует возникновению гнойно-воспалительных процессов, вызываемых условно-патогенными микробами, возможности сенсибилизации организма, формирования банка плазмид, мутагенного воздействия и др.[ ...]
Вместе с тем популяция обладает и чертами сходства с организмом как биосистемой, так как имеет определенную структуру, целостность, генетическую программу самовоспроизведения, способность к авторегуляции и адаптации, свое коллективное материально-энергетическое хозяйство. Популяции являются реальными единицами биомониторинга, эксплуатации и охраны природных экосистем. Взаимодействие людей с видами организмов, находящихся в среде, в природном окружении или под хозяйственным контролем человека, опосредуется, как правило, через популяции. Это могут быть штаммы болезнетворных или полезных микроорганизмов, сорта возделываемых растений, породы разводимых животных, естественные популяции промысловых рыб и т.п. Не менее важно и то, что многие закономерности популяционной экологии относятся к популяциям человека.[ ...]
Биотическая среда экосистемы представляет собой иерархически организованные биосистемы, сохраняющие себя и развивающиеся в направлении достижения динамического равновесия. В этом смысле болезни можно рассматривать как фактор, приводящий систему в равновесие. Биотичеокая часть любой экосистемы состоит из трех основных функциональных звеньев: земельные растения в процессе фотосинтеза создают из неорганических веществ первичную продукцию; растительная масса служит пищей для животных; бактерии, грибы - с а профи ты разлагают мертвые органические остатки до простейших неорганических веществ и возвращают их в абиотическую среду.[ ...]
Практически все закономерности, характерные для живого, имеют адаптивное значение. Биосистемы вынуждены приспосабливаться к непрерывно изменяющимся условиям жизни. Эти изменения имеют разную шкалу времени - от эволюционной до сиюминутной. В вечно меняющейся среде жизни каждый вид организмов по-своему адаптирован. Это выражается правилом экологической индивидуальности: каждый вид специфичен по экологическим возможностям адаптации, двух идентичных видов не существует. Правило было сформулировано Л. Г. Раменским в 1924 г. Оно - прямое следствие и вместе с тем причина генетического разнообразия. По сути дела, и каждая особь эколого-генетически специфична и индивидуальна. Разница лишь в количественных показателях.[ ...]
Сохранение видового богатства орнитоценозов необходимо для функционирования всей биосистемы города и реализации возможностей использования методов биоиндикации. Стихийное освоение и преобразование водоемов должны смениться научно обоснованной и планомерной, включенной в градостроительные планы реконструкцией естественных участков наряду с формированием полуестественных природных комплексов в урбанизированных ландшафтах.[ ...]
Это примеры ретюпулящюнной защиты растительных систем, которая основана на разной устойчивости ее элементов. Надежность биосистемы в этих случаях достигается за счет активации одних (новых) элементов после выхода из строя других.[ ...]
Все перечисленные закономерности саморегуляции ценозов обобщаются в виде принципа стабильности: любая относительно замкнутая биосистема с проходящим через нее потоком энергии в ходе саморегуляции развивается в сторону устойчивого состояния. Этот принцип характерен не только для ценозов нижнего уровня иерархии, но и для биосферы в целом. Об этом будет упомянуто в разд. 3.10. Еще раз мы кратко вернемся к принципу стабильности в конце разд. 3.8.3. Тут важно то, что ценоз стремится к нормальной «энергетической проводимости» с помощью механизмов, обобщенно сформулированных в правилах (принципах) экологического дублирования, эквивалентности, подвижного равновесия, продукционной оптимизации и, вероятно, других, еще не открытых исследователями.[ ...]
Живые организмы и их неживое (абиотическое) окружение неразделимо связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии. Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему, или экосистему.[ ...]
Шелфорд В. Э. (1877-1968) - американский ученый. Сформулировал закон толерантности (1913), который в современной трактовке гласит: лимитирующим фактором процветания биосистемы может быть как минимум, так и максимум экологического фактора; диапазон между минимумом и максимумом определяет величину толерантности биосистемы к данному фактору.[ ...]
Как отмечается в Национальной стратегии сохранения биоразнообразия России, задача сохранения биоразнообразия должна решаться в рамках высшего по отношению к биосистемам уровня - социоэкосистемного, включающего в себя социально-экономическую и природную подсистемы. Устойчивое существование социоэкосистемы возможно только в случае нормального развития всех ее частей. Игнорирование потребностей развития как социально-экономической, так и природной составляющих ведет к общему кризису и деградации как общества, так и природы.[ ...]
Система “РАСТ” позволяет добиться значительного снижения показателей БПК и ХПК, а также обесцвечивания, присутствие угля защищает биомассу от отравления, в то время как биосистема позволяет высвободить центры адсорбции активированного угля путем ассимиляции с него “органики". Активированный уголь адсорбирует и удерживает легкие углеводороды и ароматические соединения, устраняя их испарение при аэрации.[ ...]
Обычно системы, имеющие до тысячи связей (О 6) - к очень сложным. Все реальные природные биосистемы очень сложны.[ ...]
Принцип обратной связи в обеспечении саморегуляции биологических систем на разных уровнях организации. Множественность стационарных состояний биосистем, автоколебательные процессы в биосистемах.[ ...]
Перебрасывая мостик от разд. 3.2.2, где говорилось об общих закономерностях внутреннего развития систем, следует вспомнить закон усложнения системной организации в приложении к организмам (биосистемам), а также закон неограниченности прогресса для биологических структур. Это - правила развития биосистем как бы изнутри, вне среды жизни.[ ...]
Наибольшим обобщением явилась работа Букваревой Е. Н. , в которой дается теоретическое и экспериментальное обоснование существования интервала оптимального уровня разнообразия как отвечающего максимальной кумуляции энергии в биосистеме. Таким образом, понятие биоразнообразия приобрело энергетическую меру, появились доказательные представления о критических и оптимальных точках уровня биоразнообразия, характеризующих устойчивость биосистем (рис 1.1.1). Появилась возможность измерять состояние системы и результаты воздействия на нее.[ ...]
Наконец, пятый биоценотический постулат В. Тишлера - ограничения функционирования системы обусловлены внешними условиями, а не внутренними предпосылками,- вновь диалектично противоречив. Эти внешние условия часто готовит сама биосистема. Тут, как кажется, слишком большой упор сделан на организмическую парадигму, преувеличена замкнутость ценоза. На самом деле он одновременно закрытая и открытая система. Вещественно-энергетически, а отчасти и биоценотически, он открыт (с той или другой степенью доступности), но вместе с тем обладает свойством динамического качества замкнутости (для чуждых видов), формирует свою биосреду, в нем определяются лимиты размножения тех или других видов (координируется их давление на среду). Вообще ценоз- саморазвивающаяся система, ограниченная внешними условиями и внутренними предпосылками. В связи с этим пятый биоценотический постулат скорее можно принять в такой формулировке: ограничения функционирования ценоза формируются в результате взаимодействия внешних и внутренних лимитов его развития.[ ...]
Все изменения свойств воды характеризуют ее как непосредственного участника биопроцессов и, как следствие, приводят к регуляции «самостоятельных» биохимических процессов ионных превращений в тканях и органах. Основная масса воды в биосистемах практически не отличается по свойствам от обычной воды. Анализ состояния воды в биологических объектах показал, что для описания функционирования биологических систем и объяснения наблюдаемых эффектов нет необходимости привлекать представления о некоторой специфической структуре воды в биообъектах, хотя характеристики связанной с биологическими структурами воды определить сложно в связи с непрерывным обменом фракций свободной и связанной воды. Наилучшим образом в настоящее время изучен спектр электромагнитного поглощения водной составляющей в инфракрасной области спектра, где идентифицированы основные спектральные полосы поглощения.[ ...]
Системы условно классифицируются по сложности следующим образом: системы, имеющие до тысячи состояний (О 6) - к очень сложным. Все реальные природные биосистемы очень сложны. Даже в структуре единичного вируса число биологически значимых молекулярных состояний превышает последнее значение. Есть и другой критерий сложности, связанный с поведением системы, ее реакцией на внешнее воздействие. Если система способна к акту решения, т.е. к выбору альтернатив поведения (в том числе и с помощью случайного механизма), то такая решающая система считается сложной. Сложной будет и любая система, включающая в себя в качестве подсистемы хотя бы одну решающую систему.[ ...]
В настоящее время установлен факт существования связи между подготавливающимися землетрясениями и вариациями геомагнитного поля, которые, как правило, весьма малы (1-1,5 нТл, частоты 1 - 10 Гц) и их трудно выделить на уровне приборных помех. Однако некоторые биосистемы, например система кровообращения кроликов, чувствительны к очень малым изменениям магнитных полей, интенсивностью примерно 0,02-2 нТл при частоте около 8 Гц.[ ...]
Поэтому мы не можем согласиться с утверждением, что для приобретения организмом дополнительной устойчивости достаточно изменения температуры в толерантной области. Это положение противоречит даже формальному определению последней как совокупности условий, при которых состояние биосистемы поддерживается гомеостатическими регуляторными механизмами. Нам кажется, что смещение температуры организма на 10-15° от оптимальной сначала приводит к нарушению гомеостаза, скачкообразному изменению метаболизма и подъему устойчивости (стрессу), а затем развивается акклимационный процесс.[ ...]
Не случайно поэтому появляются руководства по экологии, написанные с принципиально разных позиций. В одних она трактуется как современная естественная история, в других - как учение о структуре природы, в котором конкретные виды рассматриваются в качестве форм трансформации вещества и энергии в биосистеме, в третьих - как учение о популяциях, в четвертых - как область науки, относящаяся не только к природе, но и к человеческому обществу, поскольку вскрытые биологические закономерности оказались применимы и к нему.[ ...]
В этом аспекте должен рассматриваться процесс жизнедеятельности биообъектов в условиях непрерывного обмена с окружающей средой веществом, энергией и информацией. Существенного влияния того или иного обмена на процесс жизнедеятельности можно ожидать тогда, когда он органически вписывается в собственные параметры биосистемы.[ ...]
Обсуждение применимости второго начала к живым системам составило целую эпоху. Оно существенно расширило горизонты самой термодинамики, включая неравновесную термодинамику важных биофизических и биохимических процессов, но мало что дало для понимания поведения целостных биологических систем. Дело в том, что реальные биосистемы в природе существенно открыты, гетерогенны, нелинейны, нестационарны и далеки от термодинамического равновесия. Совокупность этих свойств находится за пределами применимости второго начала термодинамики, даже с ее новейшими расширениями1. Это обусловливает также сложность применения понятий энтропии и информации при описании общих свойств биологических систем.[ ...]
Угнетающее действие магнитного поля отмечено многими исследователями. Как и при использовании электрического поля, эффект зависит от режима воздействия магнитного поля. В зависимости от параметров электромагнитных полей наблюдается стимулирующий или угнетающий их эффект. В некоторых случаях электромагнитные поля не воздействуют на биосистемы .[ ...]
Эти условия изменяет и сама биосистема, образуя биосреду собственного существования. Это свойство биосистем сформулировано в виде закона максимума биогенной энергии (энтропии) В. И. Вернадского - Э. С. Бауэра: любая биологическая или биокосная (с участием живого) система, находясь в подвижном (динамическом) равновесии с окружающей ее средой и эволю-ционно развиваясь, увеличивает свое воздействие на среду. Давление растет до тех пор, пока не будет строго ограничено внешними факторами (надсистемами или другими конкурентными системами того же уровня иерархии), либо не наступит эволюционно-экологическая катастрофа. Она может состоять в том, что экосистема, следуя за изменением более высокой надсистемы как более лабильное образование, уже изменилась, а вид, подчиняясь генетическому консерватизму, остается неизменным. Это приводит к длинному ряду противоречий, ведущих к аномальному явлению: разрушению видом собственной среды обитания (не срабатывает обратная связь, регулирующая деятельность вида в составе экосистемы, а отчасти разлаживаются и популяционные механизмы). В этом случае биосистема разрушается: вид вымирает, биоценоз подвергается деструкции и качественно меняется.[ ...]
Экология (оикос - жилище, логия - наука) как наука о структуре и функции природы развивается с начала XX века. Она исследует взаимосвязь и взаимозависимость человека и других биологических видов с окружающей средой, рациональное использование природных богатств и расширенное воспроизводство биологических ресурсов. Объектом ее изучения являются биосистемы (биологические и абиотические компоненты), образующиеся, функционирующие (живущие) и разрушающиеся (умирающие) на всех уровнях жизни: гены (генетические системы), клетки (клеточные системы), органы (системы органов), организмы (системы организмов), популяции (популяционные системы), сообщества (экологические системы). Под популяцией понимается народ, группа людей, группа особей любого вида организмов. Организм, орган, клетка и ген - это главные уровни организации жизни. Сообщество включает все популяции и отдельные биологические виды и характеризует жизнь во всем ее разнообразии. Взаимодействие с окружающей средой (энергией, веществом) на каждом уровне создает функциональную экосистему-основной объект изучения современной экологии. Оптимизация экосистем на всех уровнях жизни, равно как целостной экосистемы Земли составляет главную задачу экологической науки .[ ...]
Хотя ясно, что живое неотрывно от среды, а все три перечисленные закономерности как бы игнорируют эту связь, такой неизбежный редукционизм допустим. В индивидуальном развитии его предопределенность почти абсолютна. Если системы живого не погибают, они обладают свойством конечной эквивалентности, что сформулировано в виде соответствующего правила Л. фон Берталамфи (30-е гг. нашего века). Правило эквивалентности в развитии биосистем утверждает, что биосистемы способны достигнуть конечного (финального) состояния (фазы) развития вне зависимости от степени нарушения начальных условий своего развития. Еще раз следует подчеркнуть, что это происходит лишь при сохранении минимума внешних и внутренних условий существования биосистемы.[ ...]
Однако экспериментально в биологической системе выяснить, какая из двух причин флуктуаций является главной, не представляется возможным. Хаотическое поведение внутри некоторой области выглядит одинаковым независимо от причин, его вызывающих. Причем практическое их выяснение часто не очень важно. В первом приближении для изучения переходных процессов не существенно также, отображается ли состояние системы точкой или небольшой областью. Главное в том, что хаотическое поведение биосистемы целесообразно с точки зрения адаптационного процесса. Хаотизация функциональных свойств способствует отслеживанию биосистемой внешних условий и приспособлению к ним.[ ...]
Хотя слабые раздражения по принципу «ничего» не воспринимаются, чем сильнее раздражитель, тем труднее субъективно оценить его количественно; это положение называют законом субъективной количественной оценки раздражителя Э. Вебера - Г. Фехнера. Чем контрастней фон, тем легче улавливаются и оцениваются раздражения при их слабости, но сильные источники раздражения уже могут не давать эффекта разницы в восприятии. Закон определяет достаточность развития какого-то признака (яркости окраски самцов в половом отборе и т. п.). Видимо, в теории информации при приложении ее к биосистемам и экологии имеются значительные пробелы в знании действия этого закона. Тут есть большое поле для будущих исследований. Пока эмпирических данных под углом зрения обсуждаемого обобщения практически нет. Во всяком случае, они мне не известны.[ ...]
Абиологические тенденции, под которыми понимаются такие черты образа жизни человека, как гиподинамия, курение, наркомания и другие, тоже являются причиной многих заболеваний - ожирение, рак, кардиологические болезни и др. К этому ряду относится и стерилизация среды - фронтальная борьба с вирусно-микробным окружением, когда вместе с вредными уничтожаются и полезные формы живого окружения человека. Это происходит в силу того, что в медицине еще есть недопонимание важной роли в патологии надор-ганизменных форм живого, т. е. человеческой популяции■ Поэтому большим шагом вперед является развиваемое экологией представление о здоровье как о состоянии биосистемы и его теснейшей связи со средой, а патологические явления при этом рассматриваются как вызванные ею приспособительные процессы.[ ...]
С религиозной точки зрения, сохранение экосистемного биоразнообразия представляется проблемой нравственных «смысложизненных» оснований жизни людей. Здесь человек или признает через покаяние содеянное им природе зло, усмиряет свою гордыню и принимает свое положение в природе как положение части общесистемного социоприродного ансамбля, или по-прежнему считает себя Человекобогом, венцом, царем природы и при этом насилует ее («мать свою») в угоду своим текущим потребностям. Религиозная сторона проблемы биоразнообразия сводится к мировоззренческой дилемме: или природа свята по той причине, что она сотворена Богом и человек является всего лишь ее системным элементом, обязанным считаться с биосистемой и отвечать за свои поступки в силу особой своей роли в ней как разумного существа; или не природа не обладает никакими сакральными чертами, являясь источником материальных ресурсов, обслуживающим человека как хозяина, суверена природы. Примирительной системой взглядов на природу, определяемых теистической (религиозной) установкой и атеистической (материалистической) установкой, является концепция пантеизма: не природа свята сама по себе, она - источник не только ресурсов, но и добра, красоты, образцов поведения, знаний. Этой точки зрения из наших современников придерживается, например, Н. Н. Моисеев.[ ...]
Иерархический подход дает удобную основу для подразделения и изучения сложных ситуаций или широких градиентов. Как указывал Новиков (Г оу1ко1£, 1945), эволюция Вселенной характеризуется и непрерывностью, и дискретностью. Развитие можно рассматривать как процесс непрерывный, поскольку оно состоит ® нескончаемом изменении, но вместе с тем этот процесс дискретен, поскольку развитие проходит через ряд отдельных уровней организации. Таким образом, деление ступенчатого ряда, или иерархии, на компоненты во многих случаях искусственно, но иногда такое деление может быть основано на естественных разрывах. Так как каждый уровень в спектре биосистемы «интегрирован», т. е. взаимосвязан с другими уровнями, здесь нельзя найти резких границ или разрывов в функциональном смысле. Их нет даже между организмом и популяцией. Например, организм, изолированный от популяции, не в состоянии жить долго, точно так же, как изолированный орган не может длительное время сохраняться как самопод-;держивающаяся единица без своего организма. Подобным же юбразом сообщество не может существовать, если в нем не происходит круговорот веществ и в него не поступает энергия. Тот ¡же аргумент можно привлечь для опровержения уже упоминавшегося неверного представления о том, будто бы человеческая цивилизация может существовать независимо от мира природы.[ ...]
Когерентные домены воды должны быть способны к коммуникации между собой за счет эффекта Джозефсона и чувствительными по отношению к отдельным квантам магнитного потока (2,0710 15Вб). Квантование магнитного потока является фундаментальным свойством когерентности в магнитном поле. В пассивных физических системах необходимая когерентность и долговременное упорядочение достигается только в пределах абсолютной температуры. В лазерных и живых системах когерентность достигается за счет динамических процессов. Однако вода может быть когерентной в основном состоянии, в то время как лазер - в возбужденном состоянии. Если живая система способна ощущать кванты магнитного поля, то к ней применим и эффект Джозефсона, поскольку его основа заключается в квантовании магнитного потока. Примеры проявления данного эффекта в биосистемах представлены в работе .[ ...]
Менее очевиден сформулированный Г. Ф. Хильми и оставшийся почти незамеченным научной общественностью закон обеднения разнородного живого вещества (биоты) в островных его сгущениях. В авторской трактовке: «индивидуальная система, работающая в... среде с уровнем организации более низким, чем уровень самой системы обречена: постепенно теряя структуру, система через некоторое время растворится в окружающей... среде»1. Другие названия этого обобщения - принцип организационной деградации и закон растворения системы в чуждой среде (разд. 3.5.2). Фактически это общесистемный закон. Он тесно связан с законом оптимальности и в значительной мере отражает термодинамику малой системы, находящейся в чуждой среде. Здесь мы вновь возвращаемся к нему, акцентируя внимание на биоте, поскольку искусственное сохранение экосистем лишь малого размера (на ограниченной территории, например, при заповедании) ведет к их постепенной деструкции и не обеспечивает целей сохранения видов и их сообществ. Чем выше разница между уровнем организации островной биосистемы и ее окружения, тем скорее происходит деградация биоты. Одновременно меняются и все остальные компоненты экосистемы, так что сохранить островную биоту изолировано на малых территориях при любых условиях в длительном интервале времени практически невозможно.[ ...]
Второе значение гораздо шире. Как часто бывает, изучение крайне актуального явления живой природы становится не только объектом внимания специалистов-естесгвенников, но и предметом обсуждения самых широких слоев людей, средств массовой информации, политиков, деятелей культуры и образования. Это означает, что экосистемы становятся элементом общественного сознания. Это предопределило стремительное расширение предметного поля проблем экосистем и их изучения. Оно явно приобретает черты социального, культурного, религиозного и политического явления. Человек не может выпрыгнуть из природы», и природа не может обойтись без человека. Следовательно, речь идет о жизни людей в экосистемах, а не о выживании; о сохранении экосистемами своих системных свойств в техногенной цивилизации людей. Биосистемы и социосистемы уже не могут жить порознь. Они обречены на совместное существование.
Человеческий организм - сложная биологическая система. Все органы человеческого тела взаимосвязаны, находятся в постоянном взаимодействии и в совокупности, являются единой саморегулируемой и саморазвивающейся системой. Деятельность организма как единого целого включает взаимодействие психики человека, его двигательных и вегетативных функций с различными условиями окружающей среды.
Физические упражнения оказывают существенное влияние на формирование скелета (исправляются искривления позвоночника, улучшается осанка). Повышаются обменные процессы, в частности, обмен кальция, содержание которого определяет прочность костей. Скелет, выполняя опорную и защитную (череп, грудная клетка, кости таза и др.) функции, чрезвычайно прочен. Отдельные кости выдерживают нагрузку до 2 тонн. Непрерывное (кости черепа и др.) и суставное соединения костей дают возможность составлять отдельные блоки, кинематические системы с большой степенью свободы, дающие возможность звеньям таких систем перемещаться по сложным траекториям.
Сложный комплекс связанных друг с другом реакций расщепления (диссимиляции) и синтеза (ассимиляции) органических веществ - основа развития организма человека.
Организм человека развивается под влиянием генотипа (наследственности), а также факторов постоянно изменяющейся внешней природной и социальной среды.
Не зная строения организма человека, особенности процессов жизнедеятельности в отдельных его органах, системах органов и в целостном организме, нельзя обучать, воспитывать и лечить человека, а также обеспечить его физическое совершенствование.
Познание самого себя является важным шагом в решении проблемы формирования физической культуры личности будущего специалиста, который при изучении данной темы должен:
♦ исследовать особенности функционирования человеческого организма и отдельных его систем под влиянием занятий физическими упражнениями и спортом в различных условиях внешней среды;
♦ уметь диагностировать состояние своего организма и отдельных его систем, вносить необходимую коррекцию в их развитие средствами физической культуры и спорта;
♦ уметь рационально адаптировать физкультурно-спортивную деятельность к индивидуальным особенностям организма, условиям труда, быта, отдыха и дифференцировать использование средств физической культуры и спорта с учетом отмеченных особенностей.
В организме человека насчитывается более 100 трлн. (1х10 14) клеток. Каждая клетка представляет собой одновременно фабрику по переработке веществ, поступающих в организм; электростанцию, вырабатывающую биоэлектрическую энергию; компьютер с большим объёмом хранения и выдачи информации. Кроме этого определенные группы клеток выполняют специфические, присущие только им функции (мышцы, кровь, нервная система и др.).
Наиболее сложное строение имеют клетки центральной нервной системы (ЦНС) - нейроны. Их насчитывается в организме более 20 млрд. Каждый нейрон содержит около тысячи ферментов. Все нейроны головного мозга могут накапливать свыше 10 млрд. единиц информации в 1 секунду, т.е. в несколько раз больше, чем самая совершенная компьютерная система.
Внешняя деятельность человека и внутренние процессы, протекающие в организме, осуществляются по механизму рефлекса, управляемого из ЦНС.
Каждая клетка, группа клеток, орган работают в двух режимах: возбуждения (деятельное состояние) и торможения (прекращение деятельного состояния и восстановление). Возбуждение и торможение - это два противоположных процесса, взаимодействие которых обеспечивает слаженную деятельность нервной системы, согласованную работу органов тела, регуляцию и совершенствование функций всего организма.
Движение - важнейшее свойство организма человека. Благодаря наличию скелетных мышц человек может передвигаться, выполнять движения отдельными частями тела. Постоянные движения происходят и во внутренних органах, также имеющих мышечную ткань в виде особых «гладких» мышц (перистальтика кишечника, поддержание тонуса артериальных кровеносных сосудов и т.д.). Сложное строение имеет сердечная мышца, которая непрерывно, на протяжении всей жизни человека, работает в качестве насоса, обеспечивая передвижение крови по кровеносным сосудам.
При эволюционном развитии человека в онто- и филогенезе двигательная активность оказала существенное влияние на морфологенез отдельных органов и систем организма.
Организм человека состоит из отдельных органов, выполняющих свойственные им функции. Различают группы органов, выполняющие совместно общие функции - системы органов. В своей функциональной деятельности системы органов связаны между собой.
Многие функциональные системы в значительной степени обеспечивают двигательную деятельность человека. К ним относятся кровеносная система, система органов дыхания, опорно-двигательная и пищеварительная системы, а также органы выделения, железы внутренней секреции, сенсорные системы, нервная система и др.
Медицинская наука рассматривает человеческий организм в единстве с внешней природой и социальной средой.
Внешняя среда в общем виде может быть представлена моделью, состоящей из трех взаимодействующих элементов: физическая окружающая среда (атмосфера, вода, почва, солнечная энергия); биологическая окружающая среда (животный и растительный мир); социальная среда (человек и человеческое общество).
Влияние внешней среды на организм человека весьма многогранно. Внешняя природная среда и социальная среда могут оказывать на организм как полезные, так и вредные воздействия. Из внешней среды организм получает все необходимые для жизнедеятельности и развития вещества, вместе с тем он получает многочисленный поток раздражений (температура, влажность, солнечная радиация, производственные, профессионально вредные воздействия и др.), который стремится нарушить постоянство внутренней среды организма.
Нормальное существование человека в этих условиях возможно только в том случае, если организм своевременно реагирует на воздействия внешней среды соответствующими приспособительными реакциями и сохраняет постоянство своей внутренней среды.
Экологические проблемы оказывают прямое или косвенное влияние на физическое и нравственное состояние человека.
В современном мире проблемы экологии - взаимодействия организма с окружающей средой - серьезно обострились.
По данным Всемирной организации здравоохранения, 80% болезней человека возникают по причинам, связанным с ухудшением экологической ситуации.
Отличительной особенностью человека является то, что он может сознательно и активно изменять как внешние, так и социально-бытовые условия для укрепления здоровья, повышения трудоспособности и продления жизни. Несомненно, что взаимоотношения общества с окружающей средой необходимо поставить под более строгий контроль.
Соответствующим изменением внешних условий человек может воздействовать и на собственное состояние здоровья, физическое развитие, физическую подготовленность, на умственную и физическую работоспособность.
Физическая тренировка оказывает разностороннее влияние на психические функции, обеспечивая их активность и устойчивость.
Имеются результаты многочисленных исследований по изучению у тренированных и нетренированных лиц устойчивости внимания, восприятия, памяти, способности к устному счету различной сложности, других сторон мышления. Устойчивость изучаемых параметров оценивалась по уровню их сохранения под влиянием различной степени утомления, а также по способности сохранять работоспособность в точное время. Установлено, что устойчивость параметров умственной деятельности находилась в прямой зависимости от уровня разносторонней физической подготовленности.
Умственная работоспособность в меньшей степени ухудшается под воздействием неблагоприятных факторов, если в этих условиях соответствующим образом применять физические упражнения. Оптимальная физическая тренированность обеспечивает сохранение ряда показателей высшей нервной деятельности, в частности, устойчивости функций второй сигнальной системы.
Утомление - это состояние, которое возникает вследствие работы при недостаточности восстановительных процессов и проявляется в снижении работоспособности, нарушении координации регуляторных механизмов и в ощущении усталости. Утомление играет важную биологическую роль, служит предупредительным сигналом возможного перенапряжения рабочего органа или организма в целом.
Различают две фазы развития утомления: компенсированную и некомпенсированную. В компенсированной фазе не происходит видимого снижения работоспособности. Работа осуществляется за счет подключения к напряженной деятельности других систем организма, которые до наступления утомления не принимали активного участия в данной работе.
Невозможность поддержания нужной интенсивности работы даже при подключении резервных систем организма означает начало некомпенсированной фазы утомления.
При работе значительной интенсивности, не соответствующей уровню непосредственной готовности организма к выполнению данной нагрузки, возникает острое утомление.
Суммирование сдвигов в нервно-мышечной и ЦНС, возникающих при многократной утомительной работе, вызывает хроническое утомление.
Систематическое продолжение работы в состоянии утомления, неправильная организация труда, физической тренировки, длительное выполнение работы, связанной с чрезмерным нервно-психическим или физическим напряжением, - все это может привести к переутомлению.
Острое и хроническое утомление, а также переутомление могут привести к заболеванию нервной системы, обострению сердечнососудистых заболеваний, гипертонической и язвенной болезням, снижению сил организма. Например, под влиянием длительного (хронического) экзаменационного эмоционального стресса у большинства обследованных студентов наблюдались значительные изменения интенсивности кровенаполнения сосудов и реактивности биопотенциалов головного мозга, электрокардиографических и биохимических показателей, не приходящих в норму в течение 2-3 суток после экзаменов.
Таким образом, студенты вузов 2 раза в год переживают длительный эмоциональный стресс, что является фактором риска.
Умственное переутомление граничит с заболеванием и имеет более длительный период восстановления. Оно является следствием того, что мозг человека, обладая большими компенсаторными возможностями, способен длительное время работать с перегрузкой, не давая знать о своем утомлении, которое мы ощущаем только тогда, когда наступила фаза переутомления.
Средствами восстановления организма после утомления и переутомления являются: оптимальная, физическая активность, переключение на другие виды работы и сочетание работы с активным отдыхом, рациональное питание, установление строгого гигиенического образа жизни. Ускоряют процесс восстановления достаточный по времени и полноценный сон, водные процедуры, парная баня, массаж и самомассаж, фармакологические средства и физиотерапевтические процедуры, психорегулирующая тренировка.
Ритмичное протекание физиологических процессов - это важное свойство живого организма. Все в организме - каждый орган, клетка, состав крови, гормоны, температура тела, частота сердечных сокращений (ЧСС), кровяное давление, дыхание и другие системы, и показатели их функций - имеет свои собственные ритмы, измеряемые в секундах, часах, месяцах и даже годах.
Биоритмы отдельных органов и систем взаимодействуют друг с другом и образуют упорядоченную систему ритмических процессов - организацию деятельности организма во времени. Например, различают суточный биоритм, при котором высокий уровень работоспособности у человека, наблюдается примерно с 8.00 до 12.00 и с 17.00 до 19 часов. В эти часы активизируются почти все функции организма. Значительно снижаются психофизические функции в периоды от 2 до 3 часов ночи и от 13.00 до 15.00 часов дня.
При проявлении работоспособности наиболее результативными являются вторник, четверг и пятница, а нерезультативными - понедельник и суббота.
Правильно составленный распорядок дня, распределение работы таким образом, чтобы наибольшая нагрузка соответствовала наибольшим возможностям организма, - одна из важнейших задач сохранения здоровья и трудоспособности.
Нарушение биоритмов, режима рабочего дня, труда, учебных занятий, питания, отдыха, сна, двигательной активности может привести не только к снижению работоспособности, но и к развитию болезни.
Недостаточная двигательная активность создает особые неестественные условия для жизнедеятельности человека, отрицательно воздействует на структуру и функции всех тканей организма человека. В этих условиях задерживается развитие молодого поколения и ускоряется старение пожилых людей.
При отсутствии достаточной дозы ежедневных мышечных движений происходят нежелательные и существенные изменения функционального состояния мозга и сенсорных систем. Вследствие этого наблюдается снижение общих защитных сил организма, увеличение риска возникновения различных заболеваний.
Для данного состояния характерны повышенная крайняя неустойчивость настроения, ослабление самообладания, нетерпеливость, нарушение сна, утрата способности к длительному труду или физическому напряжению. Все эти симптомы могут проявляться в различной степени.
Наиболее действенной альтернативой гипокинезии и гиподинамии в современных условиях могут выступать физические упражнения.
Прогресс науки и техники вызвал необходимость получения человеком значительного объема профессиональных знаний и большого количества разнообразной информации. Неизмеримо возрос темп жизни. Все это обусловило предъявление к современному человеку высоких требований к его физическому состоянию и значительно увеличило нагрузку на психическую, умственную и эмоциональную сферы.
В связи с активизацией учебного труда при возрастающих нагрузках требуется оздоровление условий и режима учебы, быта и отдыха студентов с использованием средств физической культуры. Средствами физической культуры являются физические упражнения, оздоровительные силы природы (солнце, воздух и вода) и гигиенические факторы (санитарно-гигиеническая обстановка, режим отдыха, сна, питания).
Использование оздоровительных сил природы (закаливание) укрепляет и активизирует защитные силы организма, стимулирует обмен веществ, деятельность сердца и кровеносных сосудов, благотворно влияет на состояние нервной системы.
Систематическая физическая тренировка, занятия физическими упражнениями в условиях напряженной учебной деятельности студентов имеют важное значение как способ разрядки нервного напряжения и сохранения психического здоровья. Разрядка повышенной нервной активности через движение является наиболее эффективной.
Роль физических упражнений не ограничивается только благоприятным воздействием на здоровье. Наблюдение за людьми, которые регулярно занимаются физическими упражнениями, показало, что систематическая мышечная деятельность повышает психическую, умственную и эмоциональную устойчивость организма при длительной напряженной умственной или физической работе.
Человек, ведущий подвижный образ жизни и систематически занимающийся физическими упражнениями, может выполнять значительно большую работу, чем человек, ведущий малоподвижный образ жизни. Это связано с резервными возможностями организма.
Активизацию физиологических функций организма при мышечной деятельности следует рассматривать как мобилизацию резервов. При этом тренированный организм имеет большие по объему резервы и может более полно их использовать, чем нетренированный.
Каждый орган, система органов и организм в целом под влиянием направленной физической тренировки заметно повышают показатели работоспособности, физического резерва.
Обмен веществ и энергии в организме человека характеризуется сложными биохимическими реакциями. Питательные вещества (белки, жиры и углеводы), поступающие во внутреннюю среду организма с пищей, расщепляются в пищеварительном тракте. Продукты расщепления переносятся кровью к клеткам и усваиваются ими. Кислород, проникающий из воздуха через легкие в кровь, принимает участие в процессе окисления, происходящем в клетках.
Вещества, образующиеся в результате биохимических реакций обмена веществ (двуокись углерода, вода, мочевина и др.), выводятся из организма через легкие, почки, кожу.
Обмен веществ является источником энергии для всех жизненных процессов и функций организма. При расщеплении сложных органических веществ содержащаяся в них потенциальная химическая энергия превращается в другие виды энергии (биоэлектрическую, механическую, тепловую и др.).
Интенсивность протекания процесса обмена веществ в организме человека очень велика. Каждую секунду разрушается огромное количество молекул различных веществ, и одновременно образуются новые вещества, необходимые организму. За 3 месяца половина всех тканей тела человека обновляется.
Рост волос, ногтей, шелушение кожи - все это результат процесса обмена веществ. За 5 лет учебы у студента роговица глаза сменяется 250 раз, а ткань желудка обновляется 500 раз.
Для сохранения энергетического баланса, поддержания нормальной массы тела, обеспечения высокой умственной и физической работоспособности и профилактики заболеваний необходимо при достаточном и полноценном питании увеличивать расход энергии за счет повышения двигательной активности, например, с помощью регулярных занятий физическими упражнениями.
Мышечная деятельность. Занятия физическими упражнениями или спортом повышают активность обменных процессов, тренируют и поддерживают на высоком уровне механизмы, осуществляющие в организме обмен веществ и энергии.
Глава 3
Закономерности жизни на организменном уровне
Изучив эту главу, вы сможете характеризовать:
Организм как открытую биосистему;
Процессы размножения и индивидуального развития организмов;
Особенности организмов разных царств живой природы;
Закономерности наследования признаков;
Закономерности изменчивости у организмов.
Вы сумеете:
Объяснять особенности строения и жизнедеятельности вирусов;
Доказывать единство живой природы;
Сравнивать деление клетки при митозе и мейозе;
Объяснять роль гена в наследовании признаков;
Доказывать роль изменчивости в проявлении признаков у организмов.
Организм - открытая живая система (биосистема)
Вспомните
Почему клетку называют биосистемой;
Что организмы бывают одноклеточными и многоклеточными.
Организм - живое существо. Любой организм - это отдельное живое существо (особь), реализующее жизнь на нашей планете. Поэтому организмы называют элементарными структурными единицами жизни.
Все живые организмы независимо от их формы и размеров (от нескольких микрон у некоторых бактерий до десятков метров у растений) служат носителями жизни, обладают основными свойствами живого. Они способны питаться, дышать, осуществлять обмен веществ, удалять ненужные вещества, расти, развиваться, размножаться, взаимодействовать с окружающей средой и приспосабливаться к её изменениям. При этом все живые организмы обладают сходными потребностями - в пище как источнике веществ и энергии и в комплексе условий среды как определённом жизненном пространстве с пищевыми ресурсами, используемом для укрытия, размножения и расселения по земной поверхности.
Свойства организма присущи всем представителям организменного уровня жизни.
Все процессы жизнедеятельности организма осуществляются благодаря функционированию соответствующих органов. Отделить работу одного органа от другого невозможно, так как все они тесно связаны между собой, работают согласованно, дополняя друг друга. Органы многоклеточного организма, как и органоиды одноклеточного, - это не просто сумма каких-то случайных частей тела, а специализированные компоненты, выполняющие разные, но необходимые функции, благодаря которым организм проявляется как целостность, совокупность взаимодействующих органов, обеспечивающих его жизнедеятельность. Взаимосвязанная работа органов обусловливает свойства организма как особой элементарной единицы жизни.
Каждый организм представляет собой совокупность взаимодействующих органов, тесно связанных между собой.
Важным признаком любого организма (даже неклеточного - вируса) служит строгая взаимозависимость всех его отдельных частей (органов, тканей, клеток). Нарушение работы одного из органов может привести к нарушению деятельности остальных. Например, если корни не будут обеспечивать поглощение из почвы воды с растворёнными в ней минеральными солями, то всё растение вскоре погибнет. Животное, если у него не будут работать пищеварительные органы, или органы дыхания, или другие органы, погибнет.
Взаимосвязанная работа органов обеспечивает целостность организма, функционирующего как живая система - биосистема.
Биосистема «организм» представляет собой систему открытого типа, поскольку из внешней среды организм потребляет необходимые ему вещества и энергию, а в среду удаляет ненужные продукты обмена веществ.
Следует отметить способность биосистем к самоподдержанию (самосохранению), т. е. способность сохранять своё существование в течение какого-то определённого срока, свойственного данному виду организмов. Так, слон, лев в благоприятных условиях могут прожить 50-60 лет, ель и сосна - 400-500 лет, овёс, лён и подсолнечник - не более 5~6 месяцев. Многие бактерии живут 20-40 минут, а дрожжи и того меньше.
Одной из причин более длительного периода жизни многоклеточных организмов является постоянная замена клеток, отживших свой срок, в их тканях и органах. Так клетки печени человека обновляются примерно каждые 18 месяцев, эритроциты живут около четырёх месяцев, а клетки эпителия тонкого кишечника и клетки полости рта существуют один - три дня. Есть и такие клетки, которые живут с момента появления в эмбрионе многоклеточного организма до конца его жизни, - нейроны, в которых постоянно происходит обновление внутриклеточного состава.
Регуляция физиологических процессов. Важным свойством биосистем служит саморегуляция их физиологических процессов. У одноклеточных организмов процессы жизнедеятельности регулируются посредством обмена химическими веществами между внешней и внутренней средой. У многоклеточных организмов выработался особый механизм, обеспечивающий согласованное протекание процессов их жизнедеятельности, - гуморальная регуляция.
У животных она осуществляется при участии биологически активных веществ - ионов, продуктов обмена веществ, гормонов, которые выделяются клетками и тканями в жидкие среды организма - кровь, лимфу, тканевую жидкость.
Регуляцию жизнедеятельности растительного организма, помимо продуктов обмена веществ, осуществляют фитогормоны - биологически активные соединения, являющиеся необходимым звеном для запуска и регуляции физиологических процессов.
В ходе эволюции животного мира гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности организмов постепенно дополнялась более совершенными механизмами нервной регуляции. У высокоразвитых животных и человека гуморальная регуляция подчинена нервной регуляции и составляет совместно с ней единую систему нейрогуморальной регуляции.
Регуляция процессов жизнедеятельности осуществляет в организме согласованное взаимодействие всех его органов, тканей и клеток.
Способность биосистемы «организм» к саморегулированию обеспечивает гомеостаз (греч. homoios - «одинаковый» и stasis - «состояние») организма, т. е. постоянство состава и свойств его внутренней среды (межклеточной жидкости, лимфы, крови). Гомеостаз обусловливает возможность организма противостоять изменениям процессов своей жизнедеятельности под воздействием факторов внешней среды.
1. Почему живые организмы относят к открытым биосистемам?
2. В чём отличие биосистемы «организм» от биосистемы «клетка»?
3. Охарактеризуйте регуляцию физиологических процессов у организма.
4. Что служит главным признаком биосистемы «организм»?
Биосистема
-ы , ж.
Биологическая структура, представляющая собой единство закономерно расположенных и функционирующих частей.
В идеале надо создать биосистему, которая была бы зеркальным обменным отображением человека. [Известия 27 окт. 1973].
Малый академический словарь. - М.: Институт русского языка Академии наук СССР . Евгеньева А. П. . 1957-1984 .
Смотреть что такое "биосистема" в других словарях:
Биосистема … Орфографический словарь-справочник
1) система, слагаемая (обычно двумя) живыми организмами; 2) система отношений между двумя или несколькими видами организмов; 3) у некоторых авторов синоним экосистемы. См. также Биотические взаимоотношения. Экологический энциклопедический словарь … Экологический словарь
Сущ., кол во синонимов: 1 система (86) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
биосистема - биологическая система биол. Источник: http://www.regnum.ru/news/418119.html … Словарь сокращений и аббревиатур
КЛЕТКА - КЛЕТКА. Содержание: Исторический очерк............... 40 Строение К.................... 42 Форма и величина К............. 42 Клеточное тело................ 42 Ядро...................... 52 Оболочка.................... 55 Жизнедеятельность К … Большая медицинская энциклопедия
- (от эко... и система), термин, введенный в науку А. Тенсли (1935) для обозначения любого единства (самого разного объема и ранга), включающего все организмы (т. е. биоценоз) на данном участке (биотопе) и взаимодействующего с физической средой… … Экологический словарь
- (Australia), Aвстралийский Cоюз (Commonwealth of Australia), гос во в составе Cодружества (брит.). Pасположено на материке Aвстралия, o. Tасмания и мелких прибрежных o вах: Флиндерс, Kинг, Kенгуру и др. Пл. 7,7 млн. км2. Hac. 14,9 млн.… … Геологическая энциклопедия
БИО... 1. БИО... [от греч. bios жизнь] Первая часть сложных слов. 1. Обозначает отнесённость чего л. к живым организмам, их состоянию, жизни. Биодатчик, биогенетический, биомолекула, биоритм, биосистема, биосфера, биоэкономика. 2. Обозначает… … Энциклопедический словарь
Весь окружающий нас мир - это совокупность природных факторов и антропогенного воздействия, что существуют и меняются на протяжении всей истории человечества. Энтропия разрывает этот мир, но он продолжает существовать в динамическом равновесии. В состоянии, которое очень легко нарушить, и при этом пострадают в первую очередь биосистемы. Что такое биосистема в биологии, каковы ее уровни и составляющие - тема данной статьи.
Академические термины
В систему объединяют функциональные элементы, которые связаны между собой и выполняют одну функцию как единое целое. Биологическая система - это совокупность упорядоченных, взаимодействующих и взаимозависимых живых структурных элементов. Они образуют единое целое как система ступеней, вытекающих одна из другой и выполняющих совместную функцию.
Фундамент и надстройка жизни
Способность всего живого из хаотичного теплового движения атомов и молекул создать порядок - это самая удивительная и глубокая особенность жизни. Фундаментальными свойствами жизни в биологии считают: способность живого к саморегуляции, самовоспроизведение и самообновление. К надстройке или необходимым атрибутам жизни относятся обмен веществ в организме и с окружающей средой (питание, выделение и дыхание), движение, раздражимость по принципу обратной связи, возможности адаптации, рост и развитие в процессе онтогенеза.
Основные свойства биосистемы
К основным свойствам относятся:
- Единство функционала (биохимического, физиологического).
- Целостность (сумма элементов не равна свойствам системы).
- Ступенчатость (система состоит из подсистем).
- Адаптация (способность к изменениям по принципу обратной связи).
- Динамическая устойчивость.
- Способность развиваться и самовоспроизводиться.
Уровни организации
Живая материя образует гомогенные системы со своим типом взаимодействий элементов, пространственным и временным масштабом процессов. Эти гомогенные биосистемы занимают свое место в системе живой материи. Основных уровней биосистем восемь:
- молекулярный;
- клеточный;
- тканевый;
- органный;
- онтогенетический или организменный;
- популяционный и видовой;
- экосистемный или биогеоценотический;
- биосферный.
Единство жизни
Все уровни перетекают один в другой, включаются друг в друга, переплетаются в единство всего живого на планете. Они символизируют многообразие жизненных форм и представляют собой единицы материи со своей спецификой процессов и проявлений. Жизнь возникла, существует и меняется в целостных биосистемах. Что такое биосистемы - это открытые системы, способные к росту и развитию, динамически устойчивые и самовоспроизводящиеся. Тогда как системы неживые - закрыты, статичны и склонны к деградации.
Изучение организации биосистем
Описание организации таких систем включает выделение подсистем или компонентов биосистемы. Далее исследуют все аспекты существования биосистем, а именно:
- Структура. Анализ организации структуры проводится с помощью метода классифицирования - многоступенчатого и последовательного разделения совокупности для получения знаний о составе, связях и устройстве системы.
- Функционал. Изучение функциональной структуры подразумевает определение функции, которую каждый компонент системы выполняет во всем процессе.
- Основные свойства биосистем. Это показатель сущности системы в отношениях с другими, их закономерные взаимосвязи.
По такой схеме опишем самые главные примеры биосистем.
Клетка - элементарный пример биосистемы
Структурной составляющей данной биосистемы является мембранный аппарат, цитоплазма, органеллы и нуклеотид (ядро). Базовый уровень - молекулярный. Функциональная составляющая данной системы - это согласованная работа всех структур. Основные свойства будут определяться структурно-функциональной спецификой цитоплазматической мембраны, цитоплазмы, органелл и ядра.
Организм как биосистема
На этом уровне на первое место выходят системы регуляции и приспособительные способности, как механизм сохранения целостности и упорядоченности в условиях изменяющихся условий жизни. Структурная организация различна (от безъядерных, одноклеточных до многоклеточных) и наиболее разнообразна. Базовый уровень - клетка. Функциональные особенности: дифференциация клеток, тканей, органов подразумевает более сложные уровни структурного состава; взаимозависимость дифференцированных элементов друг от друга; интеграция и внутренние связи подсистем. Основными свойствами на этом уровне будет общее усложнение и разнообразие свойств живой материи. Например, свойство материи к воспроизводству себе подобных на этом уровне представлено бесполым, половым и вегетативным способом размножения.
Популяционно-видовой уровень
Что такое биосистема на данном уровне - это единица эволюционного процесса, как движущей силы появления всего многообразия жизни на Земле. Именно в ключе эволюционного учения этот уровень становится основополагающим. Вид, как совокупность организмов, обладающая внешним и внутренним сходством, свободно скрещивающихся между собой (для панмиктичных видов) и дающих фертильное потомство, обитающих на определенной территории довольно длительный период времени и имеющих общих филогенетических предков - вот структурная единица данного уровня. Функциональная составляющая: индивидуальный приспособительный потенциал особи, внутривидовая конкуренция и естественный отбор. Вид - закрытая система в генетическом аспекте. Ведь именно порог не скрещиваемости с представителями других видов дает организмам видовую специфичность.
Биосфера - глобальная экосистема
Другой пример того, что такое биосистема, - биосфера, как система наивысшего порядка. Структурный компонент - биотический (живые организмы и продукты их жизнедеятельности) и абиотический (химические компоненты и физические условия). Элементарная единица структуры - биогеоценоз. Функциональный аспект - круговорот веществ в природе, наличие биохимических циклов, для которых характерны открытость и замкнутость. Главные функции биотического компонента - окислительно-восстановительная, концентрационная и газовая. Основные свойства - свойства
