Розділ «Тема 2. СИСТЕМНА ОРГАНІЗАЦІЯ ЖИВОЇ ПРИРОДИ»

Системна організація живої природи

Життя є особливою формою існування матерії, яка відрізняється від неживої природи особливостями будови та функціонуванням, що в біології має назву життєдіяльність. Існують різні визначення, у яких життя визначається субстратом, носієм його властивостей або розглядається як сукупність специфічних процесів, але дотепер єдиного визначення життя в науці немає. Наведемо приклади найпоширеніших визначень поняття ЖИТТЯ.

"Життя – це спосіб існування білкових тіл, суттєвим моментом якого є постійний обмін речовин із оточуючою їх зовнішньою природою" (Ф. Енгельс).

"Живі тіла, які існують на Землі, являють собою відкриті, саморегулюючі і самовідтворюючі системи, які побудовані з біополімерів – білків і нуклеїнових кислот" (М. В. Волькенштейн).

"Живі системи – це системи, через які здійснюються безперервні потоки речовини, енергії, інформації та які здатні сприймати, зберігати та переробляти інформацію" (А. М. Колмогоров).

"Життя – особлива, складна форма руху матерії, найважливішими ознаками якої є подразливість, ріст, розмноження, в основі яких лежать процеси самооновлення речовин" (Філософський словник).

"Життя – це глобальна планетарна самовпорядкована, енергетично та інформаційно відкрита система, що являє собою велике розмаїття форм єдиної у фізико-хімічному відношенні живої речовини" (В. І. Вернадський).

"Життя – це впорядкована і закономірна поведінка матерії, заснована не тільки на одній тенденції переходити від впорядкованості до неврегульованості, а й, частково, на існуванні впорядкованості, яка підтримується весь час" (Е. Шредінгер).

Отже, однозначного визначення життя й досі не існує. Проблема пізнання сутності життя є найголовнішою проблемою не лише біології, а й усієї науки загалом. На нинішньому етапі розвитку біології зібрано ще недостатньо матеріалу для характеристики феномена під назвою ЖИТТЯ. Життя як специфічна форма існування матерії є дуже складним і багатоликим явищем. Багатогранність і складність проявів життя зумовлюють необхідність дальшого опрацювання багатьох аспектів його пізнання.

Організація (франц. organisation, від лат. organizo – надаю злагодженого вигляду, влаштовую) – внутрішня упорядкованість, узгодженість взаємодії більш або менш диференційованих і автономних частин цілого. Сучасне розуміння організації та сутності життя базується на структурно-функціональному підході, згідно з яким у системних об'єктах виділяють структурні елементи (компоненти, підсистеми) і визначають їхню роль (функції) у системі. Пізнання сутності життя на основі цього підходу відображає найзагальніше в субстраті й функціонуванні живого – саме те, що дає змогу відносити його до світу живої природи і відрізняти від неживого. Отже, структура і функції – це два взаємопов'язаних прояви існування живих, або біологічних, систем.

Біологічна система – це структурно-функціональна єдність складових рівнево організованих елементів, властивості та функції яко ї спрямовуються на самоорганізацію й упорядкованість для постійного загального процесу розвитку.

Структурна організація біосистем включає компоненти, підсистеми й елементи. Елементарною структурно-функціональною одиницею біосистеми вищого рангу є біосистема нижчого рангу, що обумовлено ієрархією рівнів організації життя. У біосистем нижчих рівнів організації спостерігається велика подібність складових частин і зростає відмінність між ними на вищих рівнях. З переходом до вищих рівнів способи взаємодії нижчих рівнів зберігають своє функціональне значення, але провідну роль набувають нові типи взаємодії складових елементів. Основною умовою існування біосистем є відкритість для триєдиного потоку із зовнішнього середовища. Біосистеми є відкритими системами, у яких відбувається неперервна взаємодія з довкіллям, під час якої здійснюється обмін і з середовищем речовиною, енергією та інформацією.

Функціональна організація біосистем проявляється через внутрішні й зовнішні зв'язки сукупності компонентів певної системи. Основою життєдіяльності біосистем є фізіологічні процеси – складна форма взаємодії та єдності адекватних біохімічних та біофізичних змін у відповідь на зміни у середовищі. Для виконання будь-якого фізіологічного процесу необхідне поєднання певної кількості структурних утворень, які складають функціональну одиницю. Поєднання багатьох таких одиниць для виконання специфічної функції називають функціональною системою. Отже, схема функціональної організації: фізіологічні процеси – функціональні одиниці – функціональні системи для здійснення функцій. Основними загальносистемними функціями біологічних систем є опора, рух, живлення, дихання, кровообіг, виділення, розмноження, рух, регуляція процесів. Ці функції – наслідок функціонування окремих складових частин та їхніх внутрішніх взаємозв'язків.

Властивості біосистем є результатом структурно-функціональної організації їхніх складових частин і виражають цілісність системи у зовнішніх взаємозв'язках з неживою і живою природою. Основними властивостями біосистем є саморегуляція, самооновлення, самовідтворення, обмін речовин, адаптивність, ріст, розвиток, спадковість, мінливість, гомеостаз, подразливість.

Головною метою існування біосистем є самоорганізація й упорядкованість для постійного загального процесу розвитку, що обумовлює відносну незалежність біосистем від середовища й забезпечує можливість їхньої еволюції.

Характеристика основних біологічних систем

Основними біологічними системами є клітина, організм, популяція, вид, екосистема, біогеоценоз, біосфера. Формування та узагальнення знань про біосистеми можна організовувати в таких аспектах, як структурна організація, функціональна організація та основні властивості.

Структурна організація біосистеми – це наявний упорядкований стан існування складових частин системи. Аналіз структурної організації здійснюється за допомогою методу класифікації – багатоступінчастого, послідовного поділу досліджуваної системи з метою отримання нових знань щодо її побудови, складу, зв'язків. Опис структури біосистеми – це виділення елементів (підсистем, компонентів) біосистеми, які будуть досліджуватися, тобто проведення морфологічного аналізу. Оскільки біосистеми є відкритими,

через них проходять потоки речовини, енергії та інформації і вони зазнають постійного впливу зовнішнього середовища, у структурі біосистем доцільно виділяти біотичний та абіотичний компоненти.