3. Уровни организации живых систем. Характерные черты живых систем, отличающие их от неживых.

Уровни организации живой материи:

- Молекулярный (молекулярно-генетический)

На этом уровне живая материя организуется в сложные высокомолекулярные органические соединения, такие как белки, нуклеиновые кислоты и др.

- Субклеточный (надмолекулярный)

На этом уровне живая материя организуется в органоиды: хромосомы, клеточную мембрану, эндоплазматическую сеть, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, рибосомы и другие субклеточные структуры.

- Клеточный

На этом уровне живая материя представлена клетками. Клетка является элементарной структурной и функциональной единицей живого.

- Органно-тканевой

На этом уровне живая материя организуется в ткани и органы. Ткань — совокупность клеток, сходных по строению и функциям, а также связанных с ними межклеточных веществ. Орган — часть многоклеточного организма, выполняющая определённую функцию или функции. Иногда этот уровень подразделяют на два: тканевый и органный соответственно.

- Организменный (онтогенетический)

На этом уровне живая материя представлена организмами. Организм (особь, индивид) — неделимая единица жизни, её реальный носитель, характеризующийся всеми её признаками.

- Популяционно-видовой

На этом уровне живая материя организуется в популяции. Популяция — совокупность особей одного вида, образующих обособленную генетическую систему, которая длительно существует в определённой части ареала относительно обособленно от других совокупностей того же вида. Вид — совокупность особей (популяций особей), способных к скрещиванию с образованием плодовитого потомства и занимающих в природе определённую область (ареал).

- Биоценотический

На этом уровне живая материя образует биоценозы. Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитающих на определённой территории.

- Биогеоценотический

На этом уровне живая материя формирует биогеоценозы. Биогеоценоз — совокупность биоценоза и абиотических факторов среды обитания (климат, почва).

- Биосферный

На этом уровне живая материя формирует биосферу. Биосфера — оболочка Земли, преобразованная деятельностью живых организмов.

Необходимо отметить, что биогеоценотический и биосферный уровни организации живой материи выделяют не всегда, поскольку они представлены биокосными системами, включающими не только живое вещество, но и неживое. Также часто не выделяют субклеточный и органно-тканевой уровни, включая их в клеточный и организменный соответственно.

Процессы, характерные для различных уровней организации живой природы:

Уровень организации и Процессы:

- Молекулярный: объединение молекул в комплексы; химические реакции; хранение и запись генетической информации

- Клеточный и субклеточный: обмен веществ и энергии; этап трансляции в биосинтезе белка;

- Тканевый и органный: дифференцировка клеток и тканей;

- Организменный рост и регенерация обмен веществ; регуляция жизнедеятельности (поддержание гомеостаза); раздражимость; размножение

- Популяционно-видовой: взаимодействие между особями и популяциями внутри вида (!); адаптация к окружающей среде; эволюционные процессы

- Биогеоценотический: межвидовые взаимодействия; круговороты веществ и энергии; регуляция динамического равновесия компонентов биогеоценоза

- Биосферный: активное взаимодействие живого и неживого планеты; биологический глобальный круговорот веществ и энергии.

Важнейшими из характерных свойств живого являются следующие:

• Обмен веществом и энергией с окружающей средой. С точки зрения физики все живые системы — открытые, то есть постоянно обмениваются со средой и веществом, и энергией, в отличие от закрытых (обменивающихся только энергией, но не веществом), и изолированных (полностью изолированных от окружающего мира). Этот обмен является обязательным условием существования жизни.

• Живые системы способны к накоплению поступивших из среды веществ и, вследствие этого, росту.

• Современная биология считает основополагающим свойством живых существ способность к идентичному (или почти идентичному) самовоспроизведению, то есть размножению с сохранением большинства свойств исходного организма.

• Идентичное самовоспроизведение неразрывно связано с понятием наследственности, то есть передачи потомству признаков и свойств.

• Однако наследственность не абсолютна — если бы все дочерние организмы в точности копировали родительские, то никакая эволюция была бы невозможна, так как живые организмы никогда бы не изменялись. Это привело бы к тому, что при любом резком изменении условий все они бы погибли. Но жизнь чрезвычайно гибка, и организмы приспосабливаются к широчайшему спектру условий. Это возможно благодаря изменчивости — тому факту, что самовоспроизведение организмов не полностью идентично, в ходе него возникают ошибки и вариации, которые могут быть материалом для отбора. Существует определенное равновесие между наследственностью и изменчивостью.

• Изменчивость может быть наследственной и ненаследственной. Наследственная изменчивость, то есть появление новых вариаций признаков, которые наследуются и закрепляются в ряду поколений, служит материалом для естественного отбора. Естественный отбор возможен среди любых воспроизводящихся объектов, не обязательно живых, если между ними существует конкуренция за ограниченные ресурсы. Те объекты, которые вследствие изменчивости приобрели неподходящие в данной среде, неблагоприятные признаки, будут отбраковываться, поэтому признаки, которые дают конкурентное преимущество в борьбе, будут встречаться все чаще и чаще у новых объектов. Это и есть естественный отбор — творческий фактор эволюции, благодаря которому возникло все многообразие живых организмов на Земле.

• Живые организмы активно реагируют на внешние сигналы, проявляя свойство раздражимости.

• Благодаря своей способности реагировать на изменение внешних условий живые организмы способны к адаптации — приспособлению к новым условиям. Это свойство, в частности, позволяет организмам переживать различные катаклизмы и распространяться на новые территории.

• Адаптация осуществляется путем саморегуляции, то есть способности к поддержанию постоянства определенных физических и химических параметров в живом организме, в том числе и в меняющихся условиях среды. Например, организм человека поддерживает постоянную температуру, концентрацию в крови глюкозы и многих других веществ.

• Важным свойством земной жизни является дискретность, то есть прерывистость: она представлена отдельными особями, особи объединены в популяции, популяции — в виды, и т. д., то есть на всех уровнях организации живого существуют отдельные единицы. В фантастическом романе Станислава Лема «Солярис» описан огромный живой океан, покрывающий всю планету. Но на Земле таких форм жизни нет.