Экология: биология взаимодействия. 1.13. (дополнение) Универсальные свойства биосистем
При всей специфичности биосистем разных уровней, для них можно выделить ряд универсальных свойств. Назовем некоторые из них. Определенный состав и упорядоченность. Иерархичность организации. Обмен веществ. Поток энергии. Способность к развитию. Приспособленность. Саморегуляция. Динамичность. Цело...
Українська мова (найновіша версія) / Російська мова (оновлення припинено)
1.12. (доповнення) Моделі, їхні обмеження і небезпеки
Д. Шабанов, М. Кравченко. Екологія: біологія взаємодії
Розділ 1. Екологія і біосистеми, які вона вивчає
1.14. (доповнення) Де шукати причини особливостей біосистем?
1.13. (доповнення) Універсальні властивості біосистем
За всієї специфічності біосистем різних рівнів для них можна виокремити низку універсальних властивостей. Назвемо деякі з них.
Певний склад і впорядкованість. Усі біосистеми характеризуються високою впорядкованістю, яка може підтримуватися лише завдяки процесам, що в них відбуваються. До складу всіх біосистем, розташованих вище молекулярного рівня, входять певні органічні речовини, деякі неорганічні сполуки, а також велика кількість води. Впорядкованість клітини виявляється в тому, що для неї характерний певний набір клітинних компонентів, а впорядкованість біогеоценозу — в тому, що до його складу входять певні функціональні групи організмів і пов'язане з ними неживе середовище.
Ієрархічність організації. Як розглядалося в пункті 1.05, життя проявляє себе одночасно на багатьох рівнях організації, кожен із яких має свої особливості.
Обмін речовин — найважливіша особливість функціонування біосистем. Це сукупність хімічних перетворень і переміщень речовин, що в них відбуваються. На клітинному та організмовому рівнях обмін речовин пов'язаний із живленням, газообміном і виділенням, а, наприклад, на біогеоценотичному — з колообігом речовин і їхнім переміщенням між різними біогеоценозами.
Потік енергії через біосистеми тісно пов'язаний з їхнім обміном речовин. Завдяки тому, що атоми речовини в ході їхніх перетворень не змінюються, речовина може здійснювати колообіг у живих системах. Енергія, відповідно до другого начала термодинаміки, під час перетворень частково розсіюється (переходить у форму тепла), і тому живі системи існують лише в умовах потоку енергії із зовнішнього джерела, що проходить крізь них. Для біосфери загалом таким джерелом є Сонце.
Здатність до розвитку. Усі біосистеми виникають і вдосконалюються в ході еволюції. Еволюція на молекулярному рівні призвела до виникнення організмів; завдяки еволюції популяцій змінюються характерні властивості організмів і всіх систем, що входять до їхнього складу. Зміна біогеоценозів і біосфери також пов'язана з їхньою здатністю до еволюції. Розвиток окремого організму називається онтогенезом; еволюційна історія виду — філогенезом; розвиток біоценозів на одній ділянці — сукцесією.
Пристосованість — відповідність між особливостями біосистем і властивостями середовища, з яким вони взаємодіють. Пристосованість не може бути досягнута раз і назавжди, оскільки середовище безперервно змінюється (у тому числі завдяки впливу біосистем і їхній еволюції). Тому всі живі системи здатні відповідати на зміни середовища і виробляти пристосування до багатьох із них. Результатом здатності живих систем виробляти пристосування є вражаюча уяву досконалість і доцільність живих організмів і життя загалом. Довгострокові пристосування біосистем здійснюються завдяки їхній еволюції. Короткострокові пристосування клітин і організмів забезпечуються завдяки їхній подразливості — властивості реагувати на зовнішні або внутрішні впливи. Певним чином відповідають на зміни й біосистеми всіх інших рівнів, що дозволяє говорити, що вони перебувають у стані обміну інформацією із середовищем.
Саморегуляція. Біосистеми перебувають у стані постійного обміну речовиною, енергією та інформацією з навколишнім середовищем. Наприклад, клітини й організми завдяки саморегуляції підтримують сталість свого внутрішнього середовища (гомеостаз), а біогеоценози підтримують свій видовий склад і певні властивості неживого середовища. Підтримання сталості властивостей біосистем забезпечується завдяки негативним зворотним зв'язкам, а їхня зміна й розвиток — завдяки позитивним зворотним зв'язкам.
Динамічність (стан безперервних змін). Життєдіяльність на всіх рівнях організації біосистем пов'язана з обміном речовин та інформації, а також потоком енергії. При цьому кожна біосистема, починаючи від клітинного рівня, є не стільки структурою, скільки процесом. Так, клітина залишається сама собою, незважаючи на те, що внаслідок обміну речовин змінюються речовини, які її утворюють. Популяція існує, попри те, що особини, які входять до її складу, гинуть і з'являються. Для клітин і організмів характерним проявом динамічності є рухливість — здатність до зміни положення і форми самої системи та її частин.
Цілісність (інтегрованість) — необхідна умова для розгляду того чи того об'єкта як системи. Це результат взаємозв'язку й взаємозалежності частин біосистем, основа виникнення в системи емерджентних властивостей. Системи різних рівнів відрізняються ступенем взаємозалежності своїх частин. Приміром, до складу клітини має входити цілком певний склад компонентів, що суворо відповідають один одному (якщо мітохондрія синтезує не всі свої білки, то ядро обов'язково повинно керувати синтезом відсутніх, і цілком відповідних наявним у мітохондрії). Організм складається з певного комплекту органів. Біогеоценоз теж складається з певного набору компонентів (наприклад, автотрофів і гетеротрофів), але їхній склад значною мірою виявляється замінним. Оскільки зв'язки підсистем у клітині та організмі є жорсткішими (властивості однієї підсистеми вимагають суворо певних характеристик іншої підсистеми), ніж у біогеоценозі, клітину й організм можна вважати ціліснішими. На біогеоценотичному й біосферному рівнях до складу біосистем входять як живі, так і неживі компоненти (утім, неживі компоненти, наприклад відмерлі тканини, можуть входити і до складу організмів, а також біосистем інших рівнів).
Унікальність. Усі біосистеми, починаючи з клітинного рівня, неповторні й відрізняються від аналогічних систем. Наприклад, організми з ідентичною спадковою інформацією (однояйцеві близнюки, клони тощо) мають неповторну індивідуальність, що залежить від безмежно різноманітних особливостей впливу на них середовища і саморегуляції в ході розвитку.
Здатність до відтворення біосистем забезпечує стійкість життя в часі. Біомолекули синтезуються клітиною; клітини (і навіть деякі структури еукаріотичної клітини) відтворюються шляхом поділу. На організмовому рівні відтворення забезпечується завдяки розмноженню. Наступність поколінь на організмовому (а також на клітинному) рівні забезпечується спадковістю, а можливість еволюції — мінливістю. Відтворення популяцій, біогеоценозів (а можливо, і біосфери) забезпечується не лише розмноженням організмів, а й завдяки їхній здатності до розселення.
Українська / Російська
1.12. (доповнення) Моделі, їхні обмеження і небезпеки
Д. Шабанов, М. Кравченко. Екологія: біологія взаємодії
Розділ 1. Екологія і біосистеми, які вона вивчає
1.14. (доповнення) Де шукати причини особливостей біосистем?