Любой объект живой природы можно представить в виде системы – совокупности взаимодействующих элементов, обменивающихся между собой и внешней средой веществом, энергией и информацией. Взаимодействующие элементы можно рассматривать как подсистемы в структуре более сложной системы, составляющей единое целое. Для системы характерны упорядоченность, саморегуляция, саморазвитие, пространственные ограничения. Регуляция и саморегуляция системы осуществляется посредством прямых и обратных связей. Структура и функция системы взаимосвязаны и взаимно обусловливают единое целое. Для любых систем выполняется правило подобия части и целого. В то же время целое качественно и функционально отличается от его частей. Например, дерево или несколько деревьев – это ещё не лес. Для леса характерны систематические круговороты веществ и энергии и их сложнейшая регуляция.
Живые системы всех уровней организации материи представляют собой неразрывную структурно-функциональную совокупность организмов и среды их обитания, связанную потоками энергии, вещества и информации. Такие системы обладают устойчивостью при большом разнообразии элементов системы.
При описании уровней организации живой материи используется один из основных принципов системного анализа: система состоит из частей, но и сама является частью большей системы. Основываясь на таком принципе, по мере восхождения от простых структур к сложным, можно назвать следующие иерархические системы: молекулы, клетки, ткани, органы, организмы, популяции, экосистемы и биосфера.
Молекулы находятся на первой ступени иерархической структуры живой материи. Однако по своему строению и составу они весьма сложны, и в живых организмах из них образуются природные соединения: нуклеиновые кислоты, белки, полисахариды и др. Важную роль в развитии живых организмов играют нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК): они обеспечивают хранение и передачу наследственной информации. В этой связи вполне обоснованно можно выделить генетический уровень организации живой материи.
Молекулы живых систем объединяются в макромолекулы, а из них формируются структурные элементы клетки: ядра, хромосомы, рибосомы, мембраны и др. Современные средства экспериментальных исследований позволяют выявить сложнейшую структуру клетки. В клетке проявляются признаки живого, поэтому её принято считать элементарной структурной и функциональной единицей живой материи, и одно из подтверждений тому – одноклеточные организмы.
Особое место в иерархической структуре живой материи занимают некоторые формы жизни – вирусы, состоящие из нуклеиновой кислоты (ДНК и РНК) и белковой оболочки. Вирусы способны жить лишь в клетках других организмов. Совокупность клеток, схожих по строению и функциям образует биологические ткани. Организация живой материи на уровне тканей характерна для многоклеточных организмов.
Из тканей общего происхождения формируются органы – составные части организма, выполняющие только присущие им функции и занимающее определённое место в организме. Отдельные органы различаются своей структурой. Объединённые функционально органы образуют ту или иную систему, например пищеварительную, дыхательную и др.
Высокую ступень иерархической структуры занимает организм – живое существо, обладающее совокупностью свойств, отделяющих его от неживой материи. Множество организмов имеет клеточное строение.
На следующей ступени находится популяция – совокупность особей одного вида длительно занимающая определённое пространство и воспроизводящая себя в течение большого числа поколений. В современной биологии популяция рассматривается как элементарная единица эволюционной системы, способная реагировать на изменение окружающей среды.
Основной структурной и классификационной единицей в системе живых организмов принято считать вид – совокупность популяций особей, способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства, населяющих определённую территорию. Отличительная особенность видов заключается в их генетической обособленности: даже близкие виды не скрещиваются либо не оставляют плодовитого потомства. Например, городские и деревенские ласточки могут иметь частично совпадающие места обитания, но сохраняют видовую индивидуальность.
Совокупность различных групп растений, животных и микроорганизмов вместе со средой их обитания образуют экосистему. В экосистеме живые и неживые компоненты связаны между собой обменом веществ и энергии. К экосистемам относятся природные объекты различной сложности и масштабов: океан или небольшой пруд, тайга или берёзовая роща и многие другие.
Самому высокому уровню организации живой материи соответствует биосфера. Биосфера – область распространения активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Российский учёный, академик В.И. Вернадский считал, что в активной оболочке Земли совокупная деятельность живых организмов, в том числе и человека, проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба.
Большое разнообразие всех жизненных форм сосредоточено преимущественно в сравнительно тонком слое, ограниченном глубиной около 60 м ниже уровня моря и высотой примерно 60 км над уровнем моря. Признаки живых систем наблюдаются в широком интервале температур – от –250 до +160 °С, при низком и высоком давлениях – 0,01–3000 атм. Даже в атомных реакторах при очень высокой радиоактивности существуют некоторые микроорганизмы.
Живые организмы биосферы, взаимодействуют друг с другом и с различными химическими веществами, входящими в состав атмосферы, гидросферы и литосферы.
Библиографические ссылки
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов, 13-е изд. М.: Директ-Медиа, 2017.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Практикум, 6-е изд. М.: Директ-Медиа, 2016.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник в 2-х кн. М.: Директ-Медиа, 2017.
Карпенков С.Х. Экология. Практикум. М.: Директ-Медиа, 2014.
Карпенков С.Х. Экология. Учебник для бакалавров. М.: Логос, 2014.
Карпенков С.Х. Технические средства информационных технологий. 3-е изд. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Справочник. М.: Высшая школа, 2004.
Карпенков С.Х. Незабытое прошлое. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков С.Х. Воробьёвы кручи. М.: Директ-Медиа, 2015.
Карпенков Степан Харланович
