Уровни организации живых систем

Онтогенетический уровень организации, относится к отдельным живым организмам − одноклеточным и многоклеточным. 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. Популяционный уровень выходит за рамка отдельного организма, а поэтому его называют надорганизменным уровнем организации.

Термин «популяция» был введен одним из основателей генетики − Вильгельмом Иогансеном (1857-1927), который с его помощью обозначал генетически неоднородную совокупность организмов от однородной, которую он называл «чистой линией». Многие современные ученые характеризуют популяцию не столько как простую совокупность отдельных организмов, сколько как их целостную 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, хотя и тесно связан с их онтогенетическим и молекулярными уровнями, но качественно отличается от них по характеру взаимодействия элементов, в этом взаимодействии они выступают как целостные общности организмов. По современным представлениям, именно популяции служат элементарными единицами эволюции.

Второй надорганизменный уровень организации живого составляют различные системы популяций, которые называют биоценозами. Биоценозы являются более обширными объединениями живых существ и в значительно большей мере зависят от абиотических факторов развития.

Третий надорганизменный уровень организации содержит в качестве элементов разные биоценозы и в еще большей степени характеризуется зависимостью от многочисленных абиотических условий существования (географических, климатических, гидрологических, атмосферных и т.п.). Для его обозначения академик В.Н. Сукачев (1880-1967) ввел термин биогеоценоз.

Четвертый надорганизменный уровень организации возникает из объединения разнообразных биогеоценозов и теперь называется биосферой.

Таким образом, в функционировании и развитии живой природы особенно наглядно и убедительно выступают ее целостность и системность, которые проявляются в существовании различных иерархических уровней ее организации. При этом каждый новый уровень характеризуется особыми свойствами и закономерностями, не сводимыми к закономерностям прежнего, низшего уровня. Основу надорганизменных уровней организации живого составляют популяции, целесообразно подробнее остановиться на их характеристике.

Изучением популяций и биоценозов занимается интенсивно развивающаяся наука − популяционная биология. Одна из основных проблем, которую она призвана решить, заключается в установлении пространственной структуры и объемов популяций. Определить границу между популяциями трудно, т.к. в силу подвижности составляющих ее организмов, происходит непрерывное перемешивание ее населения.

Другая трудность − в наличии внутри популяций различных группировок и существовании популяций разных рангов.

В рамках популяционной биологии исследуются также важные проблемы метаболического взаимодействия между популяциями и биоценозами, которые относятся прежде всего к изучению их трофических (пищевых), связей. Именно на этой основе происходит разграничение популяций и биоценозов. Популяции представляют собой незамкнутые, открытые метаболические системы, которые могут существовать и развиваться только при взаимодействии с другими популяциями. В отличие от них биоценозы − относительно замкнутые метаболические системы, в которых обмен и круговорот веществ могут осуществляться между входящими в биоценоз популяциями. Однако эта замкнутость имеет ограниченный и относительный, арактер, хотя бы потому, что разные биоценозы взаимодействуют между собой.

Для характеристики трофического взаимодействия популяций и биоценозов существенное значение имеет общее правило: чем длиннее и сложнее пищевые связи между организмами и популяциями, тем более жизнеспособной и устойчивой является живая система любого (надорганизменного) уровня. Отсюда ясно, что с биологической точки зрения на надорганизменном уровне, решающее значение приобретает трофический характер взаимодействия между составляющими живую систему элементами.

Вопросы для контроля и семинара 10.

1. В чем состоят характерные особенности описательной биологии?

2. Как пытались объяснить процессы жизнедеятельности сторонники механицизма и редукционизма?

3. В чем заключается ошибочность витализма в биологии?

4. Какую роль играют аминокислоты в живом организме?

5. Чем отличается молекулярная структура живых систем от неживых?

6. Что называют молекулярной хиральностыо и кто открыл ее?

7. Можно ли отнести вирусы к живым организмам? Обоснуйте свой ответ.

8. Какую роль играют молекулы ДНК в передаче наследственности и как был расшифрован генетический код?

9. Какой уровень организации живых систем называется онтогенетическим?

10. Чем отличаются клетки-прокариоты от эукариотов?

11. Какие гипотезы существуют о происхождении эукариотов?

12. Какие основные способы питания существуют в живой природе?

13. Какой уровень организации называется популяционным и чем он отличается от онтогенетического?

14. В чем состоит разница между биоценозами и биогеоценозами?

15. Какое воздействие сложность трофических связей оказывает на устойчивость и жизнеспособность живых систем?

Литература

1. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. − М., 1996. Гл. XIII-XVII.

2. Заренков Н.А. Теоретическая биология. − М., МГУ, 1988.

Лекция 11.

«Концепция биосферы и экология»