2. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ. РОЛЬ БИОЛОГИИ В ФОРМИРОВАНИИ КАРТИНЫ МИРА

• Каковы уровни организации живой материи?
• Как взаимосвязаны уровни организации материи?

Живая природа представляет собой совокупность биологических систем разной степени сложности. При этом сложные биологические системы не являются простой суммой более простых элементов. Например, дуб может жить несколько сотен лет, а дубрава — биологическая система, в которую он входит, — способна существовать несколько тысяч лет. Или ещё один пример: большинство клеток человека живёт не очень долго, например, продолжительность жизни эритроцитов крови 120 дней. Но человек с постоянно воспроизводящимися эритроцитами может прожить и до 100 лет.

Уровни организации живой природы. Учёные разделили все виды биологических систем по нескольким уровням организации: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный (рис. 6). Иногда выделяют ещё тканевой и органный уровни. Уровни могут и совпадать, например, у одноклеточной водоросли хлореллы или у инфузории-туфельки клеточный и организменный уровни совпадают.

Молекулярный уровень. Любая живая система состоит из молекул органических и неорганических веществ: воды, белков, жиров, углеводов, минеральных веществ. Именно на уровне молекул протекают все химические процессы в организме любой сложности. Поэтому и изучение реакций обмена веществ, а также механизмов хранения и передачи наследственной информации ведётся именно на этом уровне.

Клеточный уровень. Клетки — самые простые системы, обладающие всеми свойствами живого (рис. 7). На этом уровне изучают строение и жизнедеятельность самих клеток и процессы, происходящие с помощью специализированных структур — органоидов, а также то, как изменения в отдельных клетках могут сказаться на жизни всего многоклеточного организма. Недаром считается, что любая болезнь начинается с нарушений в одной клетке.

Организменный уровень. Организмы могут быть одноклеточными (простейшие, бактерии и др.) и многоклеточными (см. рис. 3). Многоклеточный организм для успешного выживания должен согласовывать работу огромного количества различных клеток, выполняющих множество функций. Координацию деятельности всех этих клеток необходимо изучать именно на организменном уровне.

Популяционно-видовой уровень. Популяция — это группа особей одного вида, длительное время обитающая на одной территории. Если каждая особь живёт ограниченный период времени, то популяция в хороших условиях может существовать неограниченно долго. Например, сколько лет существует популяция воробьёв в вашем городе или посёлке? Наверное, от момента поселения в этом месте людей. На данном уровне исследуют процессы, протекающие в популяции: колебания численности, взаимодействие особей, возрастной состав и т. д. Именно в популяциях начинаются процессы микроэволюции, ведущие к исчезновению одних и возникновению других видов.

Экосистемный уровень. Этот уровень включает популяции многих взаимодействующих видов. На экосистемном уровне изучают всё, что происходит с живыми существами, например, в некоей дубраве, озере, на острове. На этом уровне определяется степень влияния деятельности человека на состояние сообщества живых организмов, их устойчивость, продуктивность, эволюцию.

Биосферный уровень. Это высший уровень организации живой природы, и в него входит одна структура — биосфера, включающая в себя все экологические системы, а значит, все живые существа на Земле, которые заселяют все возможные среды обитания: сушу, воду и воздух. Именно через живые существа происходит перенос различных веществ и энергии, объединяющий все экологические системы Земли. На этом уровне исследуются всеобъемлющие, длительные процессы, изменяющие условия жизни на планете, и воздействие на них хозяйственной деятельности человека.

Все уровни организации живой природы образуют единую систему, составляющие которой расположены ступенчато: от низшего уровня к высшему. Каждый уровень имеет свои особенности: например, познать результаты процесса эволюции можно, лишь исследуя популяции и биоценозы, а процессы размножения нужно изучать на клеточном и организменном уровнях (рис. 8).

Значение биологии. Биология решает множество теоретических и практических задач. Человек сам является частью живой природы и не сможет выжить на нашей планете, не понимая принципов организации жизни на Земле, строения организмов и их взаимодействия. Постоянно увеличивающаяся численность людей и возрастающее потребление биологических ресурсов, усиление загрязнения планеты приводят к истощению ресурсов Земли.

Но уже сегодня созданные биологами-селекционерами высокопродуктивные сорта растений, породы животных и штаммы микроорганизмов спасают человечество от голода, а микроорганизмы, питающиеся нефтепродуктами и отходами химических производств, помогают бороться с загрязнением окружающей среды.

Биология всегда была научной базой медицины. И тот прогресс, который сегодня наблюдается в лечении инфекционных, онкологических, сердечно-сосудистых заболеваний, а также в решении проблемы увеличения продолжительности жизни, был бы невозможен без достижений биологов различных специальностей. В наше время биологические науки, стремительно развиваясь, становятся основой взвешенного взаимодействия человека и окружающей природы.

Запомнить: уровни организации биологических систем: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный.

Выводы

Все виды биологических систем подразделяют на несколько уровней организации: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный. Биология решает для человечества множество задач, что способствует развитию сельского хозяйства, пищевой промышленности, медицины, повышению эффективности охраны окружающей среды.

ДУМАЙ, ДЕЛАЙ ВЫВОДЫ, ДЕЙСТВУЙ

Проверь свои знания

1. Какие уровни организации характерны для живой материи?
2. Одинаково ли проявляются свойства живого на разных уровнях организации?
3. Охарактеризуйте организменный и экосистемный уровни организации живой природы.

Выполни задания

1. Составьте перечень уровней организации живой природы.
2. Дайте характеристику понятия «биологическая система».

Обсуди с товарищами

1. Какие уровни организации живой материи можно выделить в организме человека?
2. Какую роль в вашей жизни играют биологические знания?

Выскажи мнение

В решении каких проблем человечества могут помочь биологические науки?

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА

Биология — наука о живых организмах и закономерностях, ими управляющих. Знания человека о живой природе накапливались на протяжении многих тысячелетий. В настоящее время биология — это комплексная наука, объединившая в себе идеи и методические подходы разных биологических дисциплин. В зависимости от поставленных задач биологи используют разнообразные методы исследования: наблюдение, описание, сравнительный, исторический, экспериментальный, моделирование. Стремительно развиваясь, биологические науки превратились в основу современного производства.

Живые организмы обладают рядом свойств, которые отличают их от объектов неживой природы. Они являются открытыми системами, получающими энергию и питательные вещества из окружающей среды, способны к размножению, росту и развитию, реагируют на внешние воздействия и до определённой степени способны приспосабливаться к ним.

На основании особенностей проявления свойств живого учёные выделяют несколько уровней организации живой природы: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный, биосферный. Для всех живых систем независимо от уровня организации характерны общие черты, а сами системы находятся в непрерывном взаимодействии.