|
|
|
|
Українська мова (найновіша версія) / Русский язык (обновление прекращено) |
|
|
|||
|
Частина I. Біосистеми та біосфера
Частина II. Екосистеми та популяції
Частина III. Організми та їх середовище
Частина IV. Людство
|
|||
|
1.05. Рівні організації біосистем |
|||
1.05. Рівні організації біосистем
Система є комплекс елементів, що знаходяться у взаємодії.
Людвиг фон Берталанфі
Екологія розглядає взаємозв'язки з середовищем існування живих систем: організмів, популяцій, екосистем, біосфери. Щоб розібратися в різноманітті цих біосистем, необхідно розглянути саме поняття «система». Воно походить від грецького systema — складене з частин; з'єднання. Згідно одного з найпростіших, але цілком придатних для даного випадку визначень система є впорядковане ціле, що складається з взаємопов'язаних частин.
Арістотелю, «батькові всіх наук», належить афоризм: «ціле більше суми своїх частин». Що він мав на увазі? Ясно, що в деяких випадках (наприклад, при додаванні) ціле якраз і є сумою своїх частин! Наприклад, вага комп'ютера в точності дорівнює вазі всіх його комплектуючих. Але чи здатні комплектуючі комп'ютера, взяті окремо, обробляти дані, перетворювати і відтворювати зображення, приймати і передавати інформацію? Звичайно, ціх якостей деталі комп'ютера набувають, тільки коли вони з'єднані певним чином. Саме тому, даючи визначення системи, ми підкреслили, що вона є впорядкованим цілим.
Отже, властивості систем можна розділити на дві групи: ті, які є сумою властивостей її частин, і ті, які виникають у системи, як у єдиного цілого. Назвемо ці властивості. Адитивні властивості системи (лат. additio — додаток) є сумою властивостей її частин. Якісно нові властивості системи називаються емергентними (лат. emergere — спливати, з'являтися). Найчастіше англійський прикметник «emergent» передають як «емерджентний», що не відповідає традиції передачі літери «g» у словах: адже ми говоримо і пишемо «ген», а не «джен», незважаючи на англійське «gen»!
Біологічні системи організовані ієрархічно, і на кожному рівні здійснюється регуляція, що використовує подібні принципи. В кінці XX століття отримав розвиток системний підхід, що пішов від Людвіга фон Берталанфі. Він заснований на том, що системи, побудовані з схоже взаємопов'язаних частин, мають подібні цілісні (емергентні) властивості.
Порівнюючи системи різного рівня, можна побачити між ними багато спільного, а можна і знайти риси специфічності для кожного з рівнів. Осмислення цих закономірностей вилилося в концепцію структурних рівнів організації біосистем, яка почала розвиватися в 30-х роках XX століття, а остаточно склалася в 60-х роках. Так, прийнято виділяти такі рівні організації біосистем: молекулярний — (генний) — (субклітинний) — клітинний — (органно-тканинний) — (функціональних систем) — організменний — популяційний — биогеоценотичний — біосферний. У наведеному списку рівні, взяті в дужки, можна вважати відносно менш важливими, ніж рівні без дужок.
Різні рівні біосистем слід виділяти тому, що кожен з них характеризується властивостями, відсутніми на рівнях, що лежать нижче. Універсальний перелік рівнів організації біосистем скласти неможливо. В залежності від того, які біосистеми і з якої точки зору вивчаються, треба виділяти більше або менше рівнів, на кожному з яких виникають якісні емергентні властивості. Доцільно виділяти таке число рівнів, щоб кожному з них були притаманні властивості, вивчення яких на нижчому і вищому рівнях було неможливим. Повне вивчення системи має включати також вивчення вище- і нижчележачих систем («надсистем» і підсистем).
Так, демографічна структура популяції відсутня на рівні окремого організму, а феномен людської свідомості відсутній на рівні окремих структур мозку. Феномен життя виникає на клітинному рівні, а феномен потенційного безсмертя — на популяційному. Організм є одиницею природного відбору. Специфіка біогеоценотичного рівня пов'язана зі складом його компонентів і кругообігом речовин (супроводжується потоками енергії та інформації), а біосферного рівня — з замкнутістю кругообігів речовин. Приклади емергентних властивостей деяких біосистем наведені в таблиці 1.5.1.
Таблиця 1.5.1. Приклади біосистем різних рівнів та їх емергентних властивостей
|
Рівень |
Приклад |
Емергентні властивості |
|
Молекулярний |
Молекула білка |
Має певну конформацію, здатна до виконання своїх функцій у клітині |
|
Клітинний |
Клітина |
Має основні властивості живих систем: здатна до обміну речовин, розмноження і т.д. У одноклітинних має властивості організму, у багатоклітинних призначена для виконання певної функції |
|
Органно-тканинний |
Нейронна мережа |
Керує клітинною життєдіяльністю (поділом, обміном речовин, функціональною активністю). Здатна до обробки інформації та виконання певних кібернетичних функцій |
|
Організмений |
Особина |
Є одиницею природного добору: як ціле гине або виживає й розмножується. Має індивідуальність, що виникає в результаті онтогенезу |
|
Популяційний |
Популяція роздільностатевих організмів |
Є потенційно безсмертною і здатною до еволюції. Характеризується певною статевовіковою, просторовою, генетичною, ієрархічною структурою |
|
Біогеоценотичний |
Біогеоценоз |
Здатний до розвитку (сукцесії), здійснює частково замкнутий кругообіг речовин |
|
Біосферний |
Біосфера |
Здійснює замкнуті біогеохімічні цикли (з урахуванням обміну речовиною з космосом і земними надрами). Регулює деякі властивості планети (гіпотеза Геї). Здатна до біосферної еволюції |
Виділення надорганізменних структурних рівнів біосистем може проводитися за двома різними принципами. З екологічної (функціонально-енергетичної) точки зору, популяція є частиною біогеоценозу, а він — частиною біосфери. Цей підхід в основному відповідає екологічному визначенню популяції. З філетичної (пов'язаної з філами — еволюційними гілками), тобто генетико-еволюційної точки зору, популяція є частиною виду і надвидових таксонів (що відповідає генетичному підходу до визначення популяції, див пункт 4.1).
Додаткові матеріали:
Учебная модель: Уровни биосистем
Колонка: Многоуровневые лягушки