Уровни организации живых систем представляют собой некую упорядоченность, иерархическую систему, которая является одним из основных свойств живого.
Каждая живая система состоит из единиц подчиненных ей уровней организации и является единицей, входящей в состав живой системы, которой она подчинена. Например, организм состоит из клеток, являющихся живыми системами, и входит в состав организменных биосистем, таких как популяции, биоценозы.
Существование жизни на всех уровнях подготавливается и определяется структурой низшего уровня. Так, характер клеточного уровня организации определяется молекулярным уровнем, характер организменного – клеточным; популяционно-видовой – организменным и т.д.
Характеристика структурных уровней живого
Молекулярный уровень. На этом уровне обнаруживается удивительное однообразие дискретных единиц. Основу всех животных, растений и вирусов составляют 20 аминокислот и 4 одинаковых азотистых основания, входящих в состав молекул нуклеиновых кислот. У всех организмов биологическая энергия запасается в виде богатой энергией аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Наследственная информация у всех заложена в молекулах дизоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), способной к самовоспроизведению. Реализация наследственной информации осуществляется при участии молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК).
Клеточный уровень. Клетка является основной самостоятельно функционирующей элементарной биологической единицей, характерной для всех живых организмов. У всех организмов только на клеточном уровне возможны биосинтез и реализация наследственной информации. Клеточный уровень у одноклеточных организмов совпадает с организменным
Тканевый уровень. Совокупность клеток с одинаковым типом организации составляет ткань. Тканевый уровень возник вместе с появлением многоклеточных животных и растений, имеющих различающиеся между собой ткани. Большое сходство между всеми организмами сохраняется на тканевом уровне.
Органный уровень. Совместно функционирующие клетки, относящиеся к разным тканям, составляют органы. Всего лишь шесть основных тканей входят в состав органов всех животных и шесть основных тканей образуют органы у растений.
Организменный уровень. На организменном уровне обнаруживается чрезвычайно большое многообразие форм. Разнообразие организмов, относящихся к разным видам, а также в пределах одного вида, объясняется не разнообразием дискретных единиц низшего порядка - клеток, тканей, органов, а усложнением их комбинаций, обеспечивающих качественные особенности организмов. В настоящее время на Земле обитает более миллиона видов животных и около полумиллиона видов растений. Каждый вид состоит из отдельных индивидуумов (организмы, особи), имеющих свои отличительные черты.
Популяционно-видовой уровень. Совокупность организмов одного вида, населяющих определенную территорию, составляет популяцию. Популяция – это надорганизменная живая система, которая является элементарной единицей эволюционного процесса; в ней начинаются процессы видообразования. Популяция входит в состав биоценозов
Биоценотический уровень. Биогеоценозы – исторически сложившиеся устойчивые сообщества популяций различных видов, связанных между собой и окружающей средой обменом веществ, энергии и информации. Они являются элементарными системами, в которых осуществляется вещественно-энергетический круговорот, обусловленный жизнедеятельностью организмов.
Биосферный уровень. Биогеоценозы в совокупности составляют биосферу и обусловливают все процессы, протекающие в ней.
Общие свойства живых систем
1. Основные особенности и внутрисистемные связи живых систем
При всем своем многоплановом разнообразии живые системы имеют некоторые, хотя и немногочисленные, но неотъемлемые общие особенности, определяемые фундаментальными общими свойствами живого. Таких особенностей три: 1) наличие собственной программы развития системы, развертываемой на основе активно регулируемых информационных взаимосвязей ее с внешней средой, 2) иерархическая функционально-структурная организация и 3) высокая функционально-структурная сложность.
Наличие собственной программы развития — основополагающее свойство всех живых систем, поскольку оно определяет их главную общую черту — иерархическую функционально-структурную организацию, которая представляет собою высшую форму упорядоченности системы и служит источником ее антиэнтропичности. Именно иерархическая организация живых систем позволяет им достигать той характерной для них высокой функционально-структурной сложности, особенно на молекулярном уровне, которая и создает специфику живого на основе развития функционально необходимых внутренних информационных, материальных и энергетических связей живой системы и ее разносторонних контактов с внешней средой. Поэтому любое усложнение живой системы в итоге ведет к более разветвленной иерархии в ее целостной функционально-структурной организации. Оба эти процесса — общее усложнение системы и прогрессивное развитие иерархического характера ее организации — происходит на основе соответствующего усложнения собственной программы развития системы.
Всем живым системам любого уровня сложности, свойственно наличие определенной собственной программы развития, реализация которой обеспечивает сохранение системы в меняющихся условиях внешней среды.
Наличие собственной программы развития — важнейшая особенность живых систем, определяющая все их другие специфические свойства.
У организмов собственная программа развития имеет в своей основе генетическую программу, материализованную на молекулярном уровне в виде генома. Эта программа в своей основе имеет: 1) закономерности кодирования, транскрипции и трансляции генетической информации; 2) закономерности репликации и сегрегации генетического материала; 3) закономерности самосборки первичных биологических структур, т. е. совокупности сложных биополимеров — нуклеиновых кислот и белков, взаимодействие между которыми обеспечивает возможность саморегуляции живых систем организменного уровня.
Собственная программа развития надорганизменной системы формируется как интегральный результат взаимодействия некоторого множества ее собственных программ развития тех организмов, которые образуют данную надорганизменную систему. Этот интегральный генофонд надорганизменной системы в конечном итоге образует столь же определенную программу ее развития на основе тех же принципов самовоспроизведения и саморегуляции, что и в случае отдельных организмов.
Способность к активному оперированию информацией столь же специфична для живых систем, как и само наличие собственной программы развития. Все биологические процессы связаны с той или иной формой активного оперирования с информацией и могут осуществляться лишь на основе постоянного поддержания в живой системе строго определенных параметров информационных потоков.
Для живых систем характерно, 1) постоянное активное регулирование параметров двусторонних информационных потоков, связывающих систему с внешней средой, и 2) постоянная обработка, накопление и хранение поступающей в систему информации, что составляет необходимое условие реализации собственной программы развития живой системы.
Таким образом, развертывание собственной программы развития живой системы состоит в постоянном оперировании информацией, без чего эта программа не может быть реализована.
Способность живых систем к концентрированию информации обусловлена их иерархической структурой и их высокой функционально-структурной сложностью.
Все живые системы отличаются высокой упорядоченностью, которая проявляется в их целостной, иерархической функционально-структурной организации и находит свое выражение во взаимообусловленности всех отдельных элементов системы и их подчиненности ее общему функционально-структурному плану. И хотя эта иерархичность организации составляет общее свойство любых систем, в случае живых систем она приобретает совершенно особое значение, поскольку специфика этих систем создается благодаря их чрезвычайно высокой функционально-структурной сложности, которая требует исключительно тонкого согласования всех подсистем в пределах системы при весьма динамичном управлении всей многогранной совокупностью одновременно происходящих процессов, связанных с развитием этих подсистем.
Поэтому обеспечение экологически целесообразного интегрального результата деятельности живой системы, необходимого для ее сохранения и адаптивного развития, в любом случае возможно только на основе ее строго иерархической общей организации, при которой задача управления системой принципиально упрощается за счет того, что отдельные элементы этой сложной задачи могут решаться автономно и последовательно на отдельных иерархически соподчиненных уровнях системы. Иначе говоря, саморегуляция системы подобного уровня сложности может осуществляться только на основе ее строго иерархической, целостной организации.
Иерархическая структура как высшая форма упорядоченности свойственна живым системам на всех уровнях организации, начиная с субмолекулярного уровня.