Рівні організації біологічних систем, організменний рівень, популяційний рівень, екосистемного
Рівні організації біологічних систем
Природні системи складаються з величезної кількості різно організованих, взаємообумовлених і взаємозамінних компонентів, які об'єднані між собою безліччю прямих і зворотних зв'язків.
Система - це сукупність структурних компонентів, між якими існує закономірний взаємозв'язок і взаємодія. Функція системи визначається як спосіб дії системи і її структурних компонентів, спрямований на досягнення певного ефекту, або їх діяльність в процесі реалізації взаємозв'язків. За характером взаємодії з середовищем виділяють три види систем: відкриті - обмінюються із середовищем речовиною та енергією; закриті - обмінюються тільки енергією; ізольовані - не взаємодіють із середовищем.
Принцип ієрархічної організації систем полягає в тому, що будь-яка система являє собою елемент системи більш високого рангу, і в свою чергу складається з елементів - підлеглих їй систем нижчого рангу.
Таким чином, світ живого організований у вигляді ланцюжка, що складається з ланок зростаючої складності. Ця послідовність починається з елементарних частинок, з яких складається атом, йде до молекул, клітин і поширюється до складних організмів і їх спільнот. Одиниці одного рівня організації є частинками, з яких утворюється наступний вищий рівень. Молекули, об'єднуючись, утворюють клітини, клітини утворюють тканини і органи, які в свою чергу утворюють багатоклітинний організм, організми утворюють надорганізменних системи: популяції, угруповання, екосистеми.
Кожен з рівнів організації має особливості, які лише частково можна пояснити, виходячи з особливостей нижчого рівня. Іншими словами, властивості цілого не рівні сумі властивостей його частин. Ця закономірність відома як принцип емерджентності систем: при об'єднанні компонентів в більші функціональні одиниці виникають якісно нові (емерджентні) властивості, які неможливо передбачити, виходячи з властивостей компонентів. Отже, властивості системи певного рівня організації є сумою сукупних властивостей її компонентів і емерджентніх властивостей, що виникають в результаті взаємодії цих компонентів.
Життя як вища форма руху матерії реалізується в біологічних системах. Ознаки живого - подразливість, рухливість, зростання, розмноження, розвиток, спадковість, мінливість, обмін речовиною, енергією та інформацією - визначають властивості біологічних систем.
Біологічні системи - це системи, які складаються з живих компонентів. Біологічні системи включають:
1) живі організми і всі їх підсистеми;
2) всі системи, які є інтеграцією живих істот (популяції, виду і т.п.);
3) всі системи, організаторами яких є живі організми, їх сукупності чи жива речовина в цілому (екосистеми).
Спільними ознаками біологічних систем є перетворення енергії, обмін речовин, самоорганізація, самовідновлення і самозбереження. їх фундаментальні властивості - цілісність, динамічність і здатність до розвитку. Біологічні системи відносяться до відкритих систем - тобто обмінюються із середовищем речовиною та енергією, завдяки чому встановлюється єдність живого з середовищем.
Виділяють різні рівні організації біосистем. Американський еколог Ю.Одум (1986) назвав послідовність цих рівнів "біологічним спектром" (рис.2.1). Екологія вивчає системи, розміщені в правій частині цього спектра, тобто системи від рівня організму і вище.
Рис.2.1. в Спектр рівнів організації (по Одуму)
Рис.2.2. в Основні рівні організації біосистем (по голубці)
М. Голубця (1982) основними рівнями організації біологічних систем є організменний, популяційний, екосистемного (рис.2.2). У системах цих трьох рівнів організації відбуваються все біотичні процеси: біохімічні, фізіологічні, біофізичні, біогеохімічні, біогеоценотічні зв'т.д. які забезпечують існування живої речовини. Всі інші живі системи є підлеглими і неуніверсальнімі, це структурні рівні організації.
організменний рівень
Організми - це живі системи від одноклітинних до вищих істот. Організми універсальні, самостійні, самовідтворювані і саморегульовані. їх найважливіша функція - розмноження. Підлеглими системами цього рівня є органи, тканини, клітини, органели, макромолекули, гени, а також внутрішні системи організму (нервова, кровоносна, ендокринна і т.д.).
популяційний рівень
Сукупність популяцій організмів різних видів, які співіснують в певній ділянці простору і взаємодіють між собою за допомогою структурних і функціональних зв'язків, називають біотичними співтовариством, або біоценозом. Виділяють угруповання рослин (фітоценоз), угруповання тварин (зооценоз), угруповання мікроорганізмів (мікробоценоз) і ін. Кожен біоценоз нерозривно пов'язаний з його абіотічнім середовищем, утворюючи єдину систему - екосистему.
екосистемного рівень
Включає екосистеми всіх ступенів складності. Системи цього рівня функціональної єдністю живих і неживих компонентів, яка охоплена безперервним обміном речовиною, енергією та інформацією. Екосистеми забезпечують постійний функціональний зв'язок між живою і неживою природою, постійний рух речовини по біогеохімічнімі циклами і постійну трансформацію сонячної енергії в трофічних ланцюгах. їх основна функція - забезпечення постійного матеріально-енергетичного обміну з зовнішнім середовищем і між компонентами екосистеми.
Сукупність усіх екосистем планети створює гігантську глобальну екосистему - біосферу. Біосфера в цілому, як єдина і найбільша екосистема є предметом вивчення глобальної екології, або біосферології.