Уровни организации живого

Мир живой природы представляет собой совокупность биологических систем разного уровня организации и различной соподчиненности. Обычно выделяют пять уровней организации живого: молекулярно-генетический, клеточный, уровень организмов, популяционно-видовой и биогеоценоти- ческий.

Молекулярно-генетический уровень.

На уровне функционирования биологических макромолекул (нуклеиновых кислот и белков) начинаются важнейшие процессы жизнедеятельности организма — обмен веществ и превращение энергии, передача наследственной информации. Выяснено, что основные структуры на этом уровне, несущие в себе коды наследственной информации, представлены молекулами ДНК, дифференцированными по длине на элементы кода — триплеты следующих азотистых оснований: аденин, гуанин, тимин и цитозин.

Клеточный уровень

Клетка — структурная и функциональная единица, а также единица размножения и развития всех живых организмов. Клетка может существовать как отдельный организм (бактерии, простейшие, некоторые водоросли), так и в составе тканей многоклеточных растений и животных. Единственное исключение составляют вирусы, которые представляют собой неклеточные формы жизни. Однако они не способны к самостоятельному обмену веществ. Вирусы могут проявлять свойства живых систем только в клетках. Содержимое клетки называется протоплазмой. В клетке имеется ядро, от внешнего мира клетка отделена мембраной. В ядре клетки находятся хромосомы, важнейшим элементом которых являются молекулы ДНК. Клетки различны по величине. Например, клетки некоторых бактерий имеют диаметр 0,1-0,25 мкм, диаметр яйца страуса (это тоже отдельная клетка) достигает 155 мм. В организме различают два вида клеток: соматические и половые. Соматическими называют клетки, которые входят в состав тканей и органов. Клетки многоклеточных животных и растений образуют ткани — группы клеток, имеющих сходное строение и функции. У животных известно шесть видов тканей: соединительная, эпителиальная, мышечная, нервная, репродуктивная, а также кровь.

Уровень организмов

Организмом называется самостоятельное живое существо. Организм обладает всеми свойствами живых существ, реагирует на изменения внешней среды и представляет собой саморегулирующуюся систему. Существуют одноклеточные и многоклеточные организмы. Целостность многоклеточного организма обеспечивается структурным соединением всех частей организма и их взаимосвязью. Существует два вида питания организмов: автотрофное и гетеротрофное. Автотрофное питание означает синтез всех необходимых органических веществ из неорганических. Такой вид питания свойственен для прокариотов (организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром. В отличие от них эукариоты — это организмы, у которых есть оформленное клеточное ядро) и растений. Некоторые бактерии получают энергию для синтеза органических веществ, окисляя аммиак до азотной кислоты, они называются нитрифицирующими бактериями. Серобактерии окисляют сероводород до сульфатов. Такое питание называется хемосинтезом. Зеленые растения синтезируют органические вещества с использованием энергии Солнца путем реакции фотосинтеза. В результате фотосинтеза создается основная масса органического вещества биосферы и поддерживается газовый состав биосферы. Поэтому растения — первичный источник пищи на Земле для всех других форм жизни.

Гетеротрофное питание означает получение органических веществ в готовом виде, оно характерно для животных, грибов и многих бактерий. Животные обладают пищеварительной системой, которая позволяет перерабатывать пищу. Они разделяются на фитофагов (травоядных), зоофагов (хищников) и сапрофагов (питающихся трупами). Пищеварение представляет собой расщепление макромолекул питательных веществ на меньшие молекулы, которые могут проходить через клеточные мембраны. Питательные вещества всасываются в кровь или лимфу через стенки тонкого кишечника и распространяются по всему организму. Непереваренные остатки пищи и образовавшиеся в процессе обмена ядовитые для организма продукты распада удаляются из организма выделительной системой.

Энергия, необходимая для всех функций организма, поступает в процессе метаболизма — распада органических веществ. К ним относятся углеводы, жиры и белки. Этот процесс может проходить без участия кислорода, такой обмен веществ называется анаэробным. У большинства организмов питательные вещества расщепляются и высвобождают энергию во время клеточного кислородного дыхания. Такой обмен веществ называется аэробным. Кислородное дыхание осуществляется кожей или специальными органами дыхания (жабрами, легкими, трахеями).

Особую роль среди всех проявлений жизнедеятельности играет размножение организмов, в основе которого лежат клеточные механизмы. В зависимости от характера клеточного материала различают бесполое и половое размножение. Бесполое размножение наблюдается у животных с относительно низким уровнем организации. Преобладающей формой размножения у прокариот и простейших является деление клетки на две. Этот способ встречается у многоклеточных (медузы, кольчатые черви). Возможно и множественное деление клетки среди простейших и паразитов. Потомок может формироваться как вырост на теле родителя, такой способ называется почкованием. Плоские черви и иглокожие размножаются фрагментацией, под которой понимается распад тела многоклеточного на части, превращающиеся далее в самостоятельные особи.

Половое размножение, в отличие от бесполого, обеспечивает значительное генетическое разнообразие. В его основе лежит процесс, суть которого сводится к объединению в наследственном материале генетической информации от двух родителей. Для участия в половом размножении в родительских организмах вырабатываются специальные половые клетки, называемые гаметами. Слияние материнской и отцовской гамет приводит к образованию зиготы — оплодотворенной клетки. У большинства видов половые клетки отличаются по структурным и функциональным признакам и делятся на материнские — яйцеклетки и отцовские — сперматозоиды.

Популяционно-видовой уровень

Популяция — это совокупность организмов одного и того же вида, объединенная общим местом обитания. Виды — это системы популяций. Популяции целостны, хотя и состоят из множества особей. Их целостность обеспечивается взаимодействием особей в популяциях и воссоздается через обмен генетическим материалом в процессе полового размножения. Популяции ныступают как элементарные эволюционные единицы, пред- с гавляющие собой генетически открытые системы, так как особи из разных популяций иногда скрещиваются и популяции обмениваются генетической информацией. Виды являются наименьшими генетически закрытыми системами, поскольку скрещивание особей разных видов в природе в подавляющем большинстве случаев не ведет к появлению плодовитого потомства.

Биогеоценотический уровень

Популяции разных видов взаимодействуют между собой. В ходе взаимодействия они объединяются в сложные системы — биоценозы. Биоценоз — это совокупность растений, животных, грибов и микроорганизмов, населяющих участок среды с более или менее однородными условиями существования и характеризующихся определенными взаимосвязями между собой. Компоненты, образующие биоценоз, взаимозависимы. Изменения, касающиеся только одного вида, могут сказаться на всем биоценозе и даже вызвать его распад. Биоценозы входят в качестве составных частей в еще более сложные системы — биогеоценозы.

Биогеоценоз, или экологическая система, — это взаимообусловленный комплекс живых и абиотических компонентов, связанных между собой обменом веществ и энергией. Биогеоценоз — это целостная система. Выпадение одного или нескольких компонентов биогеоценоза может привести к разрушению его целостности, что часто ведет к необратимому нарушению равновесия и гибели биогеоценоза как системы. В целом жизнь биогеоценоза регулируется силами, действующими внутри самой системы, т. е. можно говорить о саморегуляции биогеоценоза.

Высокоразвитые организмы для своего существования нуждаются в более простых организмах. Биогеоценоз, например, только из одних бактерий никогда не сможет существовать, так же как невозможна экосистема, населенная только позвоночными или млекопитающими. Таким образом, низшие организмы в экосистеме — это не какой- то случайный пережиток прошлых эпох, а необходимая составная часть биогеоценоза, целостной системы органического мира.

Абиотическими компонентами биогеоценозов являются атмосфера, солнечная энергия, почва и вода. Первичной биотической основой для сложения биогеоценозов служат автотрофы, которые производят органическое вещество. Автотрофные растения и микроорганизмы предоставляют жизненную среду для гетеротрофов — животных, грибов, большинства бактерий и вирусов. Поэтому границы биогеоценозов совпадают с границами растительных сообществ. Животные также играют важную роль в жизни растений: они, например, осуществляют опыление, распространение плодов, участвуют в круговороте веществ.