Вопрос 4. Структурные уровни живого
Структурный анализ обнаруживает, что мир живого чрезвычайно разнообразен, имеет сложную структуру. На основе разных критериев могут быть выделены различные уровни, или подсистемы, живого мира. Наиболее распространенным является выделение на основе критерия масштабности следующих пяти уровней организации живого: онтогенетический, популяционный, биоценозов, биогеоценозов и биосферный.
1. Онтогенетический уровень организации относится к отдельным живым организмам - одноклеточным и многоклеточным. Его называю также организменным уровнем, поскольку при этом речь идет о структуре и функциях отдельного организма без учета его связей и взаимодействий другими организмами. Поскольку минимальной живой системой служит клетка, постольку на этом уровне уделяется такое большое внимание анализу структуры и функционирования различных клеточных образований.
Организменный уровень, в свою очередь, распадается на три подуровня:
- организменный и органно-тканевый;
- клеточный и субклеточный;
- молекулярный.
2. Популяционный уровень начинается с изучения взаимосвязи и взаимодействия между совокупностями особей одного вида, которые имеют единый генофонд и занимают единую территорию. Такие совокупности, или, скорее, системы живых организмов составляют определенную популяцию. Очевидно, что популяционный уровень выходит за рамки от дельного организма и поэтому его называют надорганизменным уровнем организации.
|
|
|
Многие современные ученые характеризуют популяцию не столько как простую совокупность отдельных организмов, сколько как целостную их систему, в которой они непрерывно взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой. Благодаря этому они оказываются способными к трансформациям, изменению своего ареала и, самое главное, к развитию.
Популяции представляют собой первый надорганизменный уровень организации живых существ, который хотя и тесно связан с онтогенетическим уровнем, по качественно отличается от него по характеру взаимодействия составляющих элементов, ибо в этом взаимодействии элементы выступают как целостные общности организмов. По современным представлениям, именно популяции служат элементарными единицами эволюции.
3. Уровень биоценозов. Второй надорганизменный уровень организации живого составляют различные системы популяций, которые называют биоценозами. Они являются более обширными объединениями живых существ и в значительно большей мере зависят от небиологических, или абиотических, факторов развития.
4. Уровень биогеоценозов. Третий надорганизмеиный уровень организации содержит в качестве элементов разные биоценозы и в еще большей степени характеризуется зависимостью от многочисленных земных и абиотических условии своего существования (географических, климатических, гидрологических, атмосферных и т.п). Для его обозначения академик Владимир Николаевич Сукачев (1880-1967 гг.) ввел термин биогеоценоз. Кроме этого, этот уровень принято называть экосистемой.
|
|
|
5. Биосфера. Четвертый надорганизмеиный уровень организации возникает из объединения самых разнообразных биогеоценозов и теперь обычно называется биосферой.
Разделение живой материи на уровни является, конечно, весьма условным. Решение конкретных биологических проблем таких, как регуляция численности вида, опирается на данные обо всех уровнях живого. Но все биологи согласны в том, что в мире живого существуют ступенчатые уровни, своего рода иерархии. При этом каждый новый уровень характеризуется особыми свойствами и закономерностями, не сводимыми к закономерностям прежнего, низшего уровня. Представление об уровнях живого наглядно отражает системный подход в изучении природы, который помогает глубже понять ее.
Онтогенетический уровень ориентации живых систем
В настоящее время считают, что онтогенетический уровень охватывает все отдельные одноклеточные и многоклеточные живые организмы, а раньше чаще всего его рассматривали как включающий только многоклеточные организмы. Сам термин "онтогенез", ввел в науку известный немецкий биолог Э.Геккель (1834-1919 гг.), автор знаменитого биогенетического закона, согласно которому онтогенез в краткой форме повторяет филогенез. Это означает, что отдельный организм в своем индивидуальном развитии в сокращенной форме повторяет историю рода.
|
|
|
Филогенез- процесс исторического развития организмов, их видов, родов, семейств, отрядов, классов, типов. Филогенез следует рассматривать в единстве и взаимообусловленности с индивидуальным развитием организмов (онтогенезом).
Поскольку минимальной самодеятельной живой системой можно считать клетку, постольку изучение онтогенетического уровня следует начать именно с клетки.
Клетка - элементарный живой организм.
Своего рода первокирпичики имеются на каждом из основных уровней организации природы. В физике - это кварки, в химии - атомы.
Есть подобная фундаментальная частица и в биологии. Это – живая клетка. Именно она является мельчайшей системой, обладающей всем комплексом свойств живого, в том числе и носителем генетической информации - важнейшей основы эволюционного развития живого мира.
|
|
|
Создание клеточной теории, основы которой были заложены немецкими учеными Т. Шванном (1810-1882 гг.) и М. Шлейденом (1804-1881 гг), стало одним из крупнейших достижений биологии 30-х гг. XIX в.
Основное положение клеточной теории состоит в утверждении, что все растительные и животные организмы состоят из клеток, сходных по своему строению. Это положение стало еще одним свидетельством единства происхождения и развития всех видов живого.
Многочисленные исследования в области цитологии - новой биологической науки специально занимающейся исследованием живой клетки, показали, что все клетки имеют некоторые общие свойства не только в строении, но и в функциях. Так, клетки осуществляют обмен веществ, способны к саморегуляции своего состояния, могут передавать наследственную информацию.
Вместе с тем выяснилось, что клетки весьма многообразны. Они могут существовать как одноклеточные организмы (амебы), а также в составе многоклеточных. У клеток разный срок существования. Так, некоторые клетки пищевода отмирают у человека через несколько дней после появления, а срок жизни нервных клеток может совпадать с продолжительностью жизни человека. Жизненный цикл любой клетки завершается или делением и продолжением жизни, но уже в обновленном виде, или гибелью. Размеры клеток колеблются от одной тысячной сантиметра до 10 см, нервные клетки с учетом нервного отростка достигают 1 метра.
Клетки образуют ткани (нервная, мышечная и т.д.), а несколько типов тканей - органы (сердце, легкие и пр). Группы органов, связанные с решением каких-то общих задач, называют системами организма:
Клетка имеет сложную структуру. Она обособляется от внешней среды оболочкой, которая, будучи неплотной и рыхлой, обеспечивает взаимодействие клетки с внешним миром, обмен с ним веществом, энергией, информацией. Обмен веществ, обеспечиваемый клетками, важнейшее свойство всего живого. Это свойство в биологической литературе называют метаболизмом клеток.
Метаболизм в свою очередь служит основой для другого важнейшего свойства клетки - сохранения стабильности, устойчивости условий внутренней среды клетки. Это свойство клеток, присущее всей живой системе, называют гомеостазом. Гомеостаз, то есть постоянство состава клетки, поддерживается обменом веществ, или метаболизмом.
Обмен веществ - сложный, многоступенчатый процесс, включающий доставку в клетку исходных продуктов, получение из них энергии и белков, выведение из клетки в окружающую среду выработанных полезных продуктов, энергии и "вредные отходов производства".
Следует отметить, что в последнее время к миру живого относят также и вирусы, которые не имеют клеточной структуры (бесклеточные организмы). Кроме того, существуют также некоторые организмы с клеточным строением, клетки которых не имеют типичной структуры (отсутствует ядро). Это так называемые прокариоты, безъядерные клетки. Они исторически являются предшественниками вполне развитых, имеющих ядро клеток, впервые появившихся около 3 млрд. лет тому назад – эукариотов. К прокариотам, т.е. древнейшим, безъядерным видам клеток относятся бактерии, сине-зеленые водоросли. Эти организмы имеют в своем составе нити молекул нуклеиновых кислот, которые у них, как и у всех других клеток, выполняют управленческую функцию, только они расположены не и ядре, а во внутриклеточной жидкости, в цитоплазме.
Несмотря на относительную простоту организации, безъядерные клетки способны выполнять все свойственные типичным клеткам функции, включая обмен веществ, поддержание стабильности и т.п.
С самого начала развития представлений о клеточном строении возникал вопрос о соотношении клетки и целого организма. Его решение развивалось в двух направлениях. Согласно механистическим представлениям, жизнедеятельность индивидуума представляет собой сумму функционирующих клеток. В соответствии с виталистической концепцией, целесообразное функционирование организма является качественно отличным ("целое не равно сумме частей") и обусловлено "жизненной силой". Благодаря открытию митотического деления (непрямое деление, основной способ деления эукариотных клеток, строго одинаковое распределение хромосом между дочерними клетками) и основных органоидов клетки (постоянные клеточные структуры, клеточные органы), а позднее с развитием биохимии и молекулярной биологии сформировались современные представления о структуре и функциях клетки, о клеточном уровне и иерархии живой природы.
Современная клеточная теория рассматривает многоклеточный организм как сложно организованную интегрированную систему, состоящую из функционирующих и взаимодействующих; клеток. Для этой системы характерны новые специфические черты, не сводимые только к свойствам составляющих её элементов. Основные структурные элементы клетки принципиально сходны не только у эукариот, имеющих оформленное ядро, но и у прокариот, не имеющих его. Существование вирусов лишь подтверждает универсальность клеточного строения живого, т.к. они не способны к самостоятельному функционированию и являются своеобразными клеточными паразитами.
Единство клеточного строения организмов находит подтверждение не только в сходстве строения различных клеток, но, прежде всего, в сходстве химического состава и метаболических процессов.
Такие жизненно важные компоненты клетки, как нуклеиновые кислоты и белки, процессы их синтеза и превращений универсальны и принципиально близки в клетках всех живых систем.
Но кто же в клетке обеспечивает управление всем этим сложным многоступенчатым процессом?
Исчерпывающий ответ на этот вопрос пока не найден. Но общепризнанно, что все нити управления внутриклеточным обменом находятся в особых структурах, как правило, в ядре клетки, в очень длинных цепях молекул нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), исходной структурной единицей которых является ген. Это своего рода природное кибернетическое устройство, содержащее инструкцию, информацию, коды, определяющие характер всей деятельности клетки как по обмену веществ, так и по самовоспроизведению. Именно гены обеспечивают важнейшие метаболические и наследственные функции клетки, как и всего организма в целом.
Все многообразие живой материи связано с различием в белках и нуклеиновых кислотах. Основу этого различия можно выявить только перейдя к рассмотрению молекулярно-генетичсского уровня живого.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 577; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!