- Уровни организации живой природы
- Значение биологии
- уметь раскрывать роль биологии в формировании картины мира
- знать уровни организации живой природы
- Что такое уровни организации живой природы?
- Какие уровни организации существуют?
- Каково значение биологии в современном мире?
Уровни организации живой природы
Живая природа является системой, компоненты которой можно расположить в строгом порядке: от низших к высшим. Данный принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни и даёт комплексное представление о жизни как о природном явлении. На каждом из уровней организации определяют элементарную единицу и элементарное явление.
В настоящее время выделяют несколько основных уровней организации живой материи: клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический и биосферный.
Уровень организации живой материи — это совокупность количественных и качественных параметров определённой биологической системы (клетка, организм, популяция и т. д.), которые определяют условия и границы её существования.
Рис. 1. Уровни организации живой природы
1. Клеточный уровень
Хотя проявления некоторых свойств живого обусловлены уже взаимодействием биологических макромолекул (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов и др.), всё же единицей строения, функций и развития живого является клетка, способная осуществлять и сопрягать процессы реализации и передачи наследственной
информации с обменом веществ и превращения энергии, обеспечивая тем самым функционирование более высоких уровней организации. Элементарной единицей клеточного уровня организации является клетка, а элементарным явлением — реакции клеточного метаболизма.
Клетка — структурная единица всего живого.
2. Организменный уровень
Организм — это целостная система, способная к самостоятельному существованию.
По количеству клеток, входящих в состав организмов, их делят на одноклеточные и многоклеточные.
Клеточный уровень организации у одноклеточных организмов (амёбы обыкновенной, эвглены зелёной и др.) совпадает с организменным.
В истории Земли был период, когда все организмы были представлены только одноклеточными формами, но они обеспечивали функционирование как биогеоценозов, так и биосферы в целом.
Большинство многоклеточных организмов представлено совокупностью тканей и органов, также имеющих клеточное строение. Органы и ткани приспособлены для выполнения определённых функций. Элементарной единицей данного уровня является особь в её индивидуальном развитии, или онтогенезе, поэтому организменный уровень также называют онтогенетическим. Элементарным явлением данного уровня являются изменения организма в его индивидуальном развитии.
3. Популяционно-видовой уровень
Популяция — это совокупность особей одного вида, свободно скрещивающихся между собой и проживающих обособленно от других таких же групп особей.
В популяциях происходит свободный обмен наследственной информацией и её передача потомкам.
Популяция является элементарной единицей популяционно-видового уровня, а элементарным явлением в данном случае являются эволюционные преобразования, например мутации и естественный отбор.
4. Биогеоценотический уровень
Биогеоценоз представляет собой исторически сложившееся сообщество популяций разных видов, взаимосвязанных между собой и окружающей средой обменом веществ и энергии.
Биогеоценозы являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественно-энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов.
Сами биогеоценозы — это элементарные единицы данного уровня, тогда как элементарные явления — это потоки энергии и круговороты веществ в них. Биогеоценозы составляют биосферу и обусловливают все процессы, протекающие в ней.
Биогеоценоз — это совокупность всех видов с различной сложностью организации и всех факторов среды их обитания.
5. Биосферный уровень
Биосфера — оболочка Земли, населённая живыми организмами и преобразуемая ими.
Биосфера является самым высоким уровнем организации жизни на планете. Эта оболочка охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхний слой литосферы.
Рис. 2. Структура биосферы
Биосфера, как и все другие биологические системы, динамична и активно преобразуется живыми существами. Она сама является элементарной единицей биосферного уровня, а в качестве элементарного явления рассматривают процессы круговорота веществ и энергии, происходящие при участии живых организмов.
Как уже было сказано выше, каждый из уровней организации живой материи вносит свою лепту в единый эволюционный процесс: в клетке не только воспроизводится заложенная наследственная информация, но и происходит её изменение, что приводит к возникновению новых сочетаний признаков и свойств организма, в свою очередь, подвергающихся действию естественного отбора на популяционно-видовом уровне и т. д.
1. Какой уровень организации живого изображён на фотографии?
Значение биологии
Рис. 3. Бюст Аристотеля. Римская копия греческого бронзового оригинала (после 330 г. до н. э.), автор оригинала Лисипп
На этапе становления биология ещё не существовала отдельно от других естественных наук и ограничивалась лишь наблюдением, изучением, описанием и классификацией представителей животного и растительного мира, т. е. была описательной наукой. Однако это не помешало античным естествоиспытателям Гиппократу (ок. 460–377 гг. до н. э.), Аристотелю (384–322 гг. до н. э.) и Теофрасту (настоящее имя Тиртам, 372–287 гг. до н. э.) внести значительный вклад в развитие представлений о строении тела человека и животных, а также о биологическом разнообразии животных и растений, заложив тем самым основы анатомии и физиологии человека, зоологии и ботаники.
Углубление познаний о живой природе и систематизация ранее накопленных фактов, происходившие в XVI–XVIII веках, увенчались введением бинарной номенклатуры и созданием стройной систематики растений (К. Линней) и животных (Ж. Б. Ламарк).
Рис. 4. Портрет Л. Пастера
Описание значительного числа видов со сходными морфологическими признаками, а также палеонтологические находки стали предпосылками к развитию представлений о происхождении видов и путях исторического развития органического мира. Так, опыты Ф. Реди, Л. Спалланцани и Л. Пастера в XVII–ХIХ веках опровергли гипотезу спонтанного самозарождения, выдвинутую ещё Аристотелем и бытовавшую в Средние века, а теория биохимической эволюции А. И. Опарина и Дж. Холдейна, блестяще подтверждённая С. Миллером и Г. Юри, позволила дать ответ на вопрос о происхождении всего живого.
Рис. 5. Портрет Ч. Дарвина
Если процесс возникновения живого из неживых компонентов и его эволюция сами по себе уже не вызывают сомнений, то механизмы, пути и направления исторического развития органического мира все ещё до конца не выяснены, поскольку ни одна из двух основных соперничающих между собой теорий эволюции (синтетическая теория эволюции, созданная на основе теории Ч. Дарвина, и теория Ж. Б. Ламарка) всё ещё не могут предъявить исчерпывающих доказательств.
Применение микроскопии и других методов смежных наук, обусловленное прогрессом в области других естественных наук, а также внедрение практики эксперимента позволило немецким учёным Т. Шванну и М. Шлейдену ещё в XIX веке сформулировать клеточную теорию, позднее дополненную Р. Вирховым и К. Бэром. Она стала важнейшим обобщением в биологии, которое краеугольным камнем легло в основу современных представлений о единстве органического мира.
Открытие закономерностей передачи наследственной информации чешским монахом Г. Менделем послужило толчком к дальнейшему бурному развитию биологии в ХХ–ХХI веках и привело не только к открытию универсального носителя наследственности — ДНК, но и генетического кода, а также фундаментальных механизмов контроля, считывания и изменчивости наследственной информации.
Развитие представлений об окружающей среде привело к возникновению такой науки, как экология, и формулировке учения о биосфере как о сложной многокомпонентной планетарной системе связанных между собой огромных биологических комплексов, а также химических и геологических процессов, происходящих на Земле (В. И. Вернадский), что в конечном итоге позволяет хотя бы в небольшой степени уменьшить негативные последствия хозяйственной деятельности человека.
Таким образом, биология сыграла немаловажную роль в становлении современной естественнонаучной картины мира.
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 и 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.
2. Какой уровень организации живого изображён на фотографии?
Контрольные вопросы
- Какой уровень организации является наименьшим?
- Одинаково ли проявляются свойства живого на разных уровнях организации?
- Что включает в себя биосфера?
- Что из себя представляет популяция?
- Каково значение биологии в современном мире?
- Какие учёные внесли вклад в развитие биологии?
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.
Биология решает для человечества множество задач, что способствует развитию сельского хозяйства, пищевой промышленности, медицины, повышению эффективности охраны окружающей среды.
- На рисунке изображена мышечная ткань, следовательно, это тканевый уровень организации.
Ответ: тканевый.
- Биогеоценотический
