Дайте определение системы в чем выражается ее структура приведите примеры биологических систем
Биологические системы. Общие признаки
Содержание:
В организации живого выделяют многочисленные биологические системы разного уровня строения и жизнедеятельности.
Биологические системы
Биологические системы – это объекты различной сложности, имеющие несколько уровней структурно-функциональной организации и представляющие собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.
К данной категории относят:
Наименьшей биологической системой, присутствующей во всем живом является органическая (биологическая) макромолекула:
В роли наибольшей биологической системы выступает популяция, совокупность организмов одного вида, длительное время обитающих на одной территории (занимающих определённый ареал) и частично или полностью изолированных от особей других таких же групп.
Общие признаки биологических систем
Биологические системы (или живые системы) отличаются от тел неживой природы совокупностью признаков и свойств, среди которых основными являются:
Существенными чертами живых организмов, отличающими их от объектов неживой природы, являются уровневая организация и эволюция.
1. Клеточное строение
2. Особенности химического состава
3. Обмен веществ и превращение энергии.
4. Гомеостаз
5. Раздражимость
6. Движение
7. Рост и развитие
8. Воспроизведение
9. Эволюция
Дайте определение системы в чем выражается ее структура приведите примеры биологических систем
Код раздела ЕГЭ: 1.2. Биологические системы. Общие признаки биологических систем: клеточное строение, особенности химического состава, обмен веществ и превращение энергии, гомеостаз, раздражимость, движение, рост и развитие, воспроизведение, эволюция.
Биологические системы – это объекты различной сложности, имеющие несколько уровней структурно-функциональной организации и представляющие собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. Примеры биологических систем: клетка, ткани, органы, организмы, популяции, виды, биоценозы, экосистемы разных рангов и биосфера.
Биологические системы (или живые системы) отличаются от тел неживой природы совокупностью признаков и свойств, среди которых основными являются:
Общность химического состава живых систем и неживой природы говорит о единстве и связи живой и неживой материи. Весь мир представляет собой систему, в основании которой лежат отдельные атомы. Атомы, взаимодействуя друг с другом, образуют молекулы. Из молекул в неживых системах формируются кристаллы горных пород, звезды, планеты, вселенная. Из молекул, входящих в состав организмов, формируются живые системы — клетки, ткани, организмы. Взаимосвязь живых и неживых систем отчетливо проявляется на уровне биогеоценозов и биосферы.
Уровни организации живых систем отражают соподчиненность, иерархичность структурной организации жизни. Уровни жизни отличаются друг от друга сложностью организации системы. Клетка устроена проще по сравнению с многоклеточным организмом или популяцией.
Структурная организация — живые системы Земли, характеризующиеся упорядоченностью и сложностью структур на всех уровнях организации, несмотря на то, что построены из тех же химических элементов, что и неживые.
Вы смотрели конспект по биологии «Биологические системы».
Читайте также другие конспекты, относящиеся к разделу ЕГЭ 1.2:
Биологическая система: определение, особенности, уровни и принципы
Окружающий нас мир стремится к хаосу. И только биологические системы противостоят энтропии и продолжают существовать в динамическом равновесии. Все живые объекты, что нас окружают, отличаются сложностью, структурной и функциональной упорядоченностью. Хотя и сегодня нет единого определения жизни, как формы существования материи, в определенной трактовке это возможность существования биологической системы самого разного уровня организации.
Междисциплинарные основы
В любой сфере науки система – это объединение функциональных элементов, которые связаны друг с другом и предназначены для выполнения одной функции. При этом выполняют они ее как единое целое и сумма единиц в таком случае не равна результату.
Понятие биологической системы включает в себя живые структурные элементы, взаимодействующие и взаимозависимые. Из этих компонентов образуется единое живое целое как система элементов, вытекающих один из другого и выполняющих единую функцию – обеспечение жизни.
Способность биологических систем создать порядок из хаотичного движения атомов, стремящихся к увеличению энтропии – это самая удивительная и потрясающая особенность жизни. Упорядоченность – первое фундаментальное свойство жизни на нашей планете. Другие свойства жизни – внутренний и внешний обмен веществами и энергией, способность к движению и раздражимость, возможность адаптироваться (приспосабливаться), расти, развиваться и производить себе подобных.
Уровни организации жизни
Все окружающее нас разнообразие органического мира условно можно привести к шести уровням организации биологических систем, три из которых являются надорганизменными:
А дальше начинается бессмертие
Если на предыдущих уровнях организации материи жизнь конечна, то со следующей ступени начинается потенциальное бессмертие.
Может, со временем человечество откроет и новый уровень организации биологических систем – межпланетный или галактический. Но пока это все, что нам известно.
Единство и взаимосвязь
Иерархично сопряженные уровни, описанные выше, не всегда целесообразно выделять при рассмотрении конкретного вида или особи. Например, при изучении одноклеточных бактерий понятие вида довольно условно – бактерии живут отдельными штаммами, а по-простому семьями. И вид, и популяция, и частичка биосферы одновременно.
На чем стоим
Принципиально все системы жизни основаны на следующих постулатах:
Соподчинение и взаимосвязь
Любой компонент биологической системы одновременно дискретен и целостен. Сложность всего живого, которая начинается на уровне организации полимерных биомолекул, продолжается на более высоких уровнях организации жизни. И если на низших уровнях биологических систем само осуществление свойств живого является необходимым условием и посылкой к более высоким уровням, то с возрастанием сложности организации свойства живого видны все четче.
Там, где начинается жизнь
Структурной единицей всего живого на нашей планете является клетка. Эта универсальная биологическая система отделена от внешней среды цитоплазматической мембраной. Есть клетки с ядром (эукариоты), есть без ядра (прокариоты). Есть с множеством органелл (растения – хлоропласты, пластиды, митохондрии), есть совсем без них (клетки жировой ткани). Структура и составляющие этих кирпичиков жизни определяются их функциями.
Но именно на уровне клетки осуществляются все самые главные свойства всего живого на планете Земля.
Из чего сделаны мальчики и девочки
Человек – биологическая система с многоуровневой организацией и сложной саморегуляцией. В строении нашего организма выделяют следующие уровни организации:
Бессмертная «пленка» планеты
Не будем брать в кавычки первое слово заглавия, так как сохраняем уверенную надежду на то, что человечество не разрушит планету вместе с биосферой. Эта оболочка Земли, где обитают живые организмы, составляет всего 0,1% ее от массы.
Если бы мы распределили по всей поверхности планеты всю биомассу биосферы, то это был бы слой в 2 миллиметра.
Но уже начиная с первых дней появления жизни она меняла «лицо» Земли. Наличию кислорода в атмосфере мы обязаны анаэробным бактериям, жившим миллиарды лет назад, за торф, нефть, газ и каменный уголь мы также должны поблагодарить одноклеточных.
А человечество только за последние 500 лет извело с планеты более 800 биологических видов, которые природа создавала миллионы лет. И антропогенное воздействие на экосистему Земли продолжается. Свидетельств тому множество – увеличение озоновых дыр, климатические изменения, участившиеся геологические катаклизмы. Можно продолжать, но это тема другой статьи.
Естествознание. 10 класс
Конспект урока
Естествознание, 10 класс
Урок 18. «Единство многообразия: биологические системы»
Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:
Как можно определить понятие «жизнь»;
Что такое иерархические уровни организации живой материи;
Сколько уровней организации живого и каковы критерии их выделения;
Почему необходимо осознавать иерархичность и системную организацию природы;
Биология – наука о живой природе и закономерностях, ею управляющих; изучает все проявления жизни, строение и функционирование живых существ, а также их сообществ, их взаимосвязи между собой и с неживой природой.
Уровни организации биосистем – это функциональное место биологической структуры определённой степени сложности в общей иерархии живого. Различают молекулярно-генетический, клеточный, органно-тканевой, организменный, популяционно-видовой, экосистемный (биогеоценотический), биосферный уровни.
Особь – самостоятельно существующий организм.
Вид – группа особей, сходных по морфолого-анатомическим, физиолого-экологическим, биохимическим и генетическим признакам, занимающих естественный ареал, способных свободно скрещиваться между собой и давать плодовитое потомство; основная структурная единица биологической систематики живых.
Популяция — структурная единица вида, совокупность особей (организмов) одного вида, которые населяют определённую территорию и взаимодействуют друг с другом.
Экосистема — это совокупность совместно обитающих популяций разных видов и среды их обитания, объединённых потоками вещества и энергии. Основа экосистемы — растения и/или бактерии, которые создают первичное органическое вещество в результате процессов фотосинтеза или хемосинтеза.
Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):
Естествознание. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017.: с 84-87.
Уровни организации живого. Проект «Вся биология» // электронный доступ: http://www.sbio.info/dic/12476
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Живой мир необычайно разнообразен. В настоящее время описано примерно 500 тыс. видов растений и более 1,6 млн. животных, более 3 тыс. видов микроорганизмов. И ещё порядка двух миллионов видов ждут своего открытия учёными.
В задачи биологии входит выявление и объяснение общих явлений и процессов для всего многообразия форм жизни.
Дать полное определение сущности жизни на современном этапе развития науки ещё очень сложно. В настоящее время мы можем лишь наблюдать и фиксировать факты проявления этого феномена. Жизнь – это качественно особая форма существования материи. Важно познакомиться с различными подходами к определению сущности жизни, чтобы осознать всю сложность данного феномена.
Каждый организм независимо от сложности устройства представляет собой совокупность упорядоченно взаимодействующих структур, образующих единое целое, т.е. является системой. Отметим, что именно целое, а не сумма частей! Поскольку целое определяет новое свойство, которого не было у отдельных компонентов. При этом системы могут состоять из более мелких систем и сами входить в свою очередь в системы большего масштаба. Такая системность и иерархичность устройства является основным в организации и существовании жизни.
При этом не существует организмов, которые не взаимодействовали бы с окружающей средой, не обменивались с ней энергией и веществом. Именно эта особенность позволяет организмам поддерживать свою целостность (упорядоченность) и выполнять свои функции. При этом организмы имеют возможность обмениваться информацией и реагировать на изменения условий окружающей среды – это свойство получило название раздражимость (не путать с раздражительностью!).
Особо обратим внимание, что отличительной характеристикой биологических систем от всех других является самостоятельность организации и протекания всех процессов жизнедеятельности, хранение и передача информации о своей структуре и функциях. Эти механизмы одинаковы для всех живых организмов, что позволяет сделать вывод о единстве всего живого.
Таким образом, биологическую систему можно определить как самообновляющиеся, самовоспроизводящиеся и саморегулирующиеся на основе потоков вещества, энергии и информации структуры, состоящей из подсистем низшего уровня и являющейся подсистемой высшего уровня.
Выделяют следующие уровни организации биосистем: молекулярно-генетический, организменный (онтогенетический), популяционно-видовой, экосистемный. Для удобства изучения фундаментальных уровней организации биосистем выделяют более мелкие уровни организации. К группе микросистем относят молекулярный и клеточный, к мезосистемным – тканевой, органный и организменный, к группе макросистем – популяционно-видовой, экосистемный (биогеоценотический), биосферный уровни. Каждая биологическая система принадлежит к определённому уровню организации. Существование жизни на каждом последующем уровне определяется структурой более низшего уровня, что определяется как иерархичности живого.
Молекулярный уровень – это самый низший уровень, здесь проходит граница между живым и неживым. Этот уровень представлен системами в формате макромолекул – биополимеров, которые участвуют в построении всех живых организмов. Нуклеиновые кислоты, построенные из пяти азотистых оснований и двух моносахаров; белки построены в основном из 20 стандартных аминокислот –, которые присущи только живым организмам, но сами по себе не могут считаться живыми, т.к. не обладают всеми свойствами живого.
Клеточный уровень – характеризуется единством структурной организации всех живых организмов, которое заключается в том, что существует некая структура, отделяющая внутреннюю среду клетки от внешней; система внутренней среды, которая отвечает за выполнение всех жизненных функций клетки, генетический аппарат. Клетка – низшая система, которой присущи все свойства живого.
Органно-тканевой уровень возникает вместе с появлением многоклеточных организмов, обладающих дифференцированными клетками, которые объединяются в ткани. Различные ткани сочетаясь составляют структуры, выполняющие определённые жизненные функции – органы. Системы органов образуют в свою очередь целостные многоклеточные организмы.
Популяционно-видовой уровень – первая надорганизменная макросистема, компонентами которой являются особи одного вида (сходные по совокупности критериев вида). Вид в целом в форме популяций выполняет роль биотических компонентов биогеоценозов. Популяция – единица эволюции, Именно в ней происходят эволюционные процессы.
Биогеоценотический (от греч. биос – жизнь, геос – Земля, ценоз – общий), экосистемный уровень – исторически сложившиеся на определённой территории устойчивые сообщества популяций разных видов, связанных между собой и с окружающей средой обменом веществ, энергии и информации.
Биосферный уровень (от греч. биос – жизнь, сфера – шар). Это высший уровень организации жизни на нашей планете, где компонентами выступают не отдельные участки поверхности Земли и отдельные популяции, а в единстве оболочек Земли (водной, газовой, каменной) и живого, способного трансформировать космическую энергию Солнца в различные виды (химических связей, тепловую, механическую, электрическую и т.д.).
Все многообразие жизни обнаруживает единство, проявляющееся в иерархичности системной организации живой природы. Взаимосвязь и взаимообусловленность существования живого и неживого на планете Земля обусловлены постоянными потоками энергии, информации и вещества.
Законы функционирования биосистем более высоких уровней не отменяют те, которые характерны для систем более низкого уровня.
Жизнь в целом и человека в частности на планете Земля – явление космическое, уникальное, обусловленное множеством закономерных факторов, но главным является приток энергии извне. Существование биологических систем разных уровней организации без притока энергии невозможно.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:
Задание 1. Расположите в правильной последовательности биосистемы различных уровней от низшего к более высокому:
Организм; ткань; макромолекулы; орган; клетка; система органов
Пояснение: последовательность отражает иерархию живого.
Задание 2. Найдите ошибку (ошибки) и вычеркните их.
Уровни организации биосистем:
Пояснение: уровни отражают иерархию биологических систем. Уровень атома – это физическая система, инстинктивный уровень связан с поведенческими характеристиками и не могут выступать уровнем в иерархии биосистем; человеческий уровень (вероятно, уровень человеческого организма)– человек является частью иерархии биосистем.
Что такое биосистема? Основные свойства биосистемы
Весь окружающий нас мир – это совокупность природных факторов и антропогенного воздействия, что существуют и меняются на протяжении всей истории человечества. Энтропия разрывает этот мир, но он продолжает существовать в динамическом равновесии. В состоянии, которое очень легко нарушить, и при этом пострадают в первую очередь биосистемы. Что такое биосистема в биологии, каковы ее уровни и составляющие – тема данной статьи.
Академические термины
В систему объединяют функциональные элементы, которые связаны между собой и выполняют одну функцию как единое целое. Биологическая система – это совокупность упорядоченных, взаимодействующих и взаимозависимых живых структурных элементов. Они образуют единое целое как система ступеней, вытекающих одна из другой и выполняющих совместную функцию.
Фундамент и надстройка жизни
Способность всего живого из хаотичного теплового движения атомов и молекул создать порядок – это самая удивительная и глубокая особенность жизни. Фундаментальными свойствами жизни в биологии считают: способность живого к саморегуляции, самовоспроизведение и самообновление. К надстройке или необходимым атрибутам жизни относятся обмен веществ в организме и с окружающей средой (питание, выделение и дыхание), движение, раздражимость по принципу обратной связи, возможности адаптации, рост и развитие в процессе онтогенеза.
Основные свойства биосистемы
К основным свойствам относятся:
Уровни организации
Живая материя образует гомогенные системы со своим типом взаимодействий элементов, пространственным и временным масштабом процессов. Эти гомогенные биосистемы занимают свое место в системе живой материи. Основных уровней биосистем восемь:
Единство жизни
Все уровни перетекают один в другой, включаются друг в друга, переплетаются в единство всего живого на планете. Они символизируют многообразие жизненных форм и представляют собой единицы материи со своей спецификой процессов и проявлений. Жизнь возникла, существует и меняется в целостных биосистемах. Что такое биосистемы – это открытые системы, способные к росту и развитию, динамически устойчивые и самовоспроизводящиеся. Тогда как системы неживые – закрыты, статичны и склонны к деградации.
Изучение организации биосистем
Описание организации таких систем включает выделение подсистем или компонентов биосистемы. Далее исследуют все аспекты существования биосистем, а именно:
По такой схеме опишем самые главные примеры биосистем.
Клетка – элементарный пример биосистемы
Структурной составляющей данной биосистемы является мембранный аппарат, цитоплазма, органеллы и нуклеотид (ядро). Базовый уровень – молекулярный. Функциональная составляющая данной системы – это согласованная работа всех структур. Основные свойства будут определяться структурно-функциональной спецификой цитоплазматической мембраны, цитоплазмы, органелл и ядра.
Организм как биосистема
На этом уровне на первое место выходят системы регуляции и приспособительные способности, как механизм сохранения целостности и упорядоченности в условиях изменяющихся условий жизни. Структурная организация различна (от безъядерных, одноклеточных до многоклеточных) и наиболее разнообразна. Базовый уровень – клетка. Функциональные особенности: дифференциация клеток, тканей, органов подразумевает более сложные уровни структурного состава; взаимозависимость дифференцированных элементов друг от друга; интеграция и внутренние связи подсистем. Основными свойствами на этом уровне будет общее усложнение и разнообразие свойств живой материи. Например, свойство материи к воспроизводству себе подобных на этом уровне представлено бесполым, половым и вегетативным способом размножения.
Популяционно-видовой уровень
Что такое биосистема на данном уровне – это единица эволюционного процесса, как движущей силы появления всего многообразия жизни на Земле. Именно в ключе эволюционного учения этот уровень становится основополагающим. Вид, как совокупность организмов, обладающая внешним и внутренним сходством, свободно скрещивающихся между собой (для панмиктичных видов) и дающих фертильное потомство, обитающих на определенной территории довольно длительный период времени и имеющих общих филогенетических предков – вот структурная единица данного уровня. Функциональная составляющая: индивидуальный приспособительный потенциал особи, внутривидовая конкуренция и естественный отбор. Вид – закрытая система в генетическом аспекте. Ведь именно порог не скрещиваемости с представителями других видов дает организмам видовую специфичность.
Биосфера – глобальная экосистема
Другой пример того, что такое биосистема, – биосфера, как система наивысшего порядка. Структурный компонент – биотический (живые организмы и продукты их жизнедеятельности) и абиотический (химические компоненты и физические условия). Элементарная единица структуры – биогеоценоз. Функциональный аспект – круговорот веществ в природе, наличие биохимических циклов, для которых характерны открытость и замкнутость. Главные функции биотического компонента – окислительно-восстановительная, концентрационная и газовая. Основные свойства – свойства живой материи.