Биосистема - это... Организм как биосистема. Растения биосистема
Биосистема - это... Организм как биосистема
Биосистема - это сложная сеть биологически соответствующих организаций, от глобальных до субатомных. Эта концептуальная иллюстрация отражает множественные гнездовые системы в природе - популяции организмов, органы и ткани. В микро- и наноскопическом масштабе примерами биологических систем являются клетки, органеллы, макромолекулярные комплексы и регуляторные пути.
Организм как биосистема
В биологии организм является любой смежной живой системой наряду с животными, растениями, грибами, протистами или бактериями. Все известные типы существ на Земле способны в некоторой степени реагировать на стимулы, размножаться, расти, развиваться и саморегулироваться (гомеостаз).
Организм как биосистема состоит из одной или нескольких клеток. Большинство одноклеточных организмов имеет микроскопический масштаб и, следовательно, относятся к микроорганизмам. Люди - это многоклеточные организмы, состоящие из многих триллионов клеток, сгруппированных в специализированные ткани и органы.
Множество и разнообразие биологических систем
Оценки количества современных видов Земли колеблются от 10 до 14 миллионов, из которых только около 1,2 миллиона были официально задокументированы.
Термин «организм» напрямую связан с термином «организация». Можно дать следующее определение: это сборка молекул, функционирующих как более или менее устойчивое целое, которое проявляет свойства жизни. Организм как биосистема - это любая живая структура, такая как растение, животное, гриб или бактерии, которая способна расти и размножаться. Из этой категории исключаются вирусы и возможные антропогенные неорганические формы жизни, поскольку они зависят от биохимического механизма клетки-хозяина.
Тело человека как биосистема
Человеческий организм также можно назвать биосистемой. Это совокупность всех органов. Наши тела состоят из ряда биологических систем, которые выполняют конкретные функции, необходимые для повседневной жизни.
- Работа системы кровообращения заключается в перемещении крови, питательных веществ, кислорода, углекислого газа и гормонов по органам и тканям. Она состоит из сердца, крови, кровеносных сосудов, артерий и вен.
- Пищеварительная система состоит из ряда соединенных органов, которые вместе позволяют организму поглощать и переваривать пищу, а также занимается удалением отходов. Она включает в себя рот, пищевод, желудок, тонкую кишку, толстую кишку, прямую кишку и анус. Печень и поджелудочная железа также играют важную роль в пищеварительной системе, потому что они производят пищеварительные соки.
- Эндокринная система состоит из восьми основных желез, которые выделяют гормоны в кровь. Эти гормоны, в свою очередь, путешествуют по разным тканям и регулируют различные функции организма.
- Иммунная система является защитой организма от бактерий, вирусов и других вредных патогенов. Она включает лимфатические узлы, селезенку, костный мозг, лимфоциты и лейкоциты.
- Лимфатическая система включает в себя лимфатические узлы, протоки и сосуды, а также играет роль в качестве защитных сил организма. Ее основная задача - это образовать и перемещать лимфу, прозрачную жидкость, содержащую белые кровяные клетки, которые помогают организму бороться с инфекцией. Лимфатическая система также удаляет избыток лимфатической жидкости из телесных тканей и возвращает ее в кровь.
- Нервная система контролирует как добровольные (например, сознательное движение), так и непроизвольные действия (например, дыхание), и посылает сигналы к различным частям тела. Центральная нервная система включает головной и спинной мозг. Периферическая нервная система состоит из нервов, которые соединяют каждую часть тела с центральной нервной системой.
- Мышечная система тела состоит из около 650 мышц, которые помогают в движении, кровообращении и выполняют ряд других физических функций.
- Репродуктивная система позволяет людям размножаться. Мужская репродуктивная система включает пенис и семенники, которые производят сперму. Женская репродуктивная система состоит из влагалища, матки и яичников. Во время зачатия сперматозоиды сливаются с яйцеклеткой, которая создает оплодотворенное яйцо, что растет в матке.
- Наши тела поддерживаются скелетной системой, состоящей из 206 костей, которые связаны сухожилиями, связкями и хрящами. Скелет не только помогает нам двигаться, но также участвует в производстве клеток крови и хранении кальция. Зубы также являются частью скелетной системы, но они не считаются костями.
- Дыхательная система позволяет принимать жизненно важный кислород и удалять углекислый газ в процессе, который мы называем дыханием. Она состоит в основном из трахеи, диафрагмы и легких.
- Мочевая система помогает устранить ненужный продукт под названием мочевина из организма. Она состоит из двух почек, двух мочеточников, мочевого пузыря, двух мышц сфинктера и уретры. Моча, произведенная почками, перемещается вниз по мочеточникам в мочевой пузырь и выходит из организма через уретру.
- Кожа является самым большим органом человеческого тела. Она защищает нас от внешнего мира, бактерий, вирусов и других патогенов, а также помогает регулировать температуру тела и устранять отходы через пот. В дополнение к коже, покровная система включает волосы и ногти.
Жизненно важные органы
У людей есть пять жизненно важных органов, которые необходимы для выживания. Это мозг, сердце, почки, печень и легкие.
- Человеческий мозг является центром управления тела, приема и передачи сигналов в другие органы через нервную систему и через секретируемые гормоны. Он отвечает за наши мысли, чувства, память и общее восприятие мира.
- Человеческое сердце является ответственным за перекачку крови по всему нашему телу.
- Работа почек заключается в удалении отходов и дополнительной жидкости из крови.
- Печень имеет множество функций, в том числе детоксикация вредных химических веществ, распад лекарственных средств, фильтрация крови, секреция желчи и производство белков для свертывания крови.
- Легкие отвечают за удаление кислорода из воздуха, которым мы дышим и перенос его в нашу кровь, где он может быть направлен в наши клетки. Легкие также удаляют углекислый газ, который мы выдыхаем.
Забавные факты
- В человеческом теле содержится около 100 триллионов клеток.
- Средний взрослый совершает более 20 000 вдохов в день.
- Каждый день почки обрабатывают около 200 квартов (50 галлонов) крови, чтобы отфильтровать около 2 кварт отходов и воды.
- Взрослые люди выделяют около четверти с половиной (1,42 литра) мочи каждый день.
- Человеческий мозг содержит около 100 миллиардов нервных клеток.
- Вода составляет более 50 процентов от веса тела взрослого человека.
Почему организм называют биосистемой?
Живой организм является определенной организацией живой материи. Он является биосистемой, которая, как и любая другая система, включает в себя взаимосвязанные между собой элементы, например молекулы, клетки, ткани, органы. Все в этом мире из чего-то состоит, определенная иерархичность свойственна и живому организму. Это означает, что из молекул состоят клетки, из клеток - ткани, из тканей - органы, из органов - системы органов. Свойства биосистем также включают эмерджентность, что означает появление качественно новых характеристик, присутствующих при объединении элементов и отсутствующих на предыдущих уровнях.
Клетка как биосистема
Одну единственную клетку также можно назвать полноценной биосистемой. Это элементарная единица, имеющая свое строение и собственный обмен веществ. Она способна существовать самостоятельно, воспроизводить себе подобных и развиваться по собственным законам. В биологии есть целый раздел, посвященный ее изучению, который называется цитологией или клеточной биологией.
Клетка - это элементарная живая система, включающая в себя отдельные компоненты, которые имеют специфические особенности и выполняют свои функциональные обязанности.
Сложная система
Биосистема состоит из однотипного живого вещества: от макромолекул и клеток до популяционных сообществ и экосистем. В ней существуют следующие уровни организации:
- генный уровень;
- клеточный уровень;
- органы и системы органов;
- организмы и системы организмов;
- популяции и популяционные системы;
- сообщества и экосистемы.
Биологическое составляющие различных уровней организации в определенном порядке вступают во взаимодействие с неживой природой, энергией и другими абиотическими компонентами и веществами. В зависимости от масштаба, разные системы являются предметами изучения разных дисциплин. Генами занимается генетика, клетки рассматривает цитология. Органы берет на себя физиология. Организмы изучает ихтиология, микробиология, орнитология, антропология и так далее.
fb.ru
Что такое биосистема? Основные свойства биосистемы :: SYL.ru
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:
- Единство функционала (биохимического, физиологического).
- Целостность (сумма элементов не равна свойствам системы).
- Ступенчатость (система состоит из подсистем).
- Адаптация (способность к изменениям по принципу обратной связи).
- Динамическая устойчивость.
- Способность развиваться и самовоспроизводиться.
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:
- молекулярный;
- клеточный;
- тканевый;
- органный;
- онтогенетический или организменный;
- популяционный и видовой;
- экосистемный или биогеоценотический;
- биосферный.
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:
- Структура. Анализ организации структуры проводится с помощью метода классифицирования – многоступенчатого и последовательного разделения совокупности для получения знаний о составе, связях и устройстве системы.
- Функционал. Изучение функциональной структуры подразумевает определение функции, которую каждый компонент системы выполняет во всем процессе.
- Основные свойства биосистем. Это показатель сущности системы в отношениях с другими, их закономерные взаимосвязи.
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.
www.syl.ru
определение и виды, влияние человека
Содержание
- Понятие
- Влияние человека на природные биосистемы
Окружающий мир состоит из миллиардов живых организмов: растений, насекомых, животных, которые за многие века научились мирно сосуществовать между собой. Но возникновение антропогенных факторов часто приводит к равновесию в природе. И это негативно влияет на состояние различных биосистем. О том, что означает этот термин, вы узнаете из нашего материала.
Понятие
Если смотреть в глобальном масштабе, то биосистема – это совокупность и взаимоотношения между всеми живыми организмами. Но подобным образом рассматривать это понятие довольно трудно.
Поэтому принято разделять биосистему на семь различных видов:
- Молекулярная;
- Клеточная;
- Тканевая;
- Организм;
- Популяционная;
- Видовая;
- Биогеоценоз;
- Биосферная.
Все эти виды выражают многогранность форм жизни, но в то же время являются обособленными единицами, способными расти и развиваться, а также приспосабливаться к внешним изменениям. Биосистемы различаются сложностью взаимосвязи между элементами. К примеру, молекулярная и клеточная намного проще, чем «организм». К сложным относятся биогеоценоз и биосфера.
Биосистема существует, пока взаимодействуют ее элементы. При этом она оказывает непосредственное влияние на свои компоненты.
Что это значит? Все составляющие зависят от биосистемы, а она не может существовать без своих составляющих. К примеру, возьмем такую биосистему, как организм человека. Его работа напрямую зависит от взаимодействия клеток и органов. И если убрать хотя бы одну составляющую, то жизнедеятельность этой системы нарушится. Но в то же время организм обеспечивает клетки и органы полезными веществами и энергией.
Влияние человека на природные биосистемы
Деятельность человека отрицательно влияет на биогеоценоз. Ведь в каждой подобной биосистеме существует хрупкое равновесие. Возьмем, к примеру, такой биогеоценоз, как лес. На его территории сосуществует огромное количество растений, животных, насекомых и так далее. Трава, листья и кустарники являются пищей для парнокопытных. Они же, в свою очередь, становятся жертвами хищников. Трупы этих животных являются пищей для насекомых и удобряют растения. При этом количество живых организмов, как бы это ни казалось странным, регулируется самой природой и находится в определенном равновесии.
После вырубки участка, уменьшается ареал обитания животных, после чего происходит миграция, которая нарушает баланс между растениями, парнокопытными и хищниками. Это ведет к сбою в работе биосистемы, и может привести к ее гибели.
Вырубка леса, осушение озер и рек, выброс токсичных отходов, постройка антропогенных объектов – все это отрицательно влияет на состояние биосферы Земли. За последнее столетие, когда промышленность начала развиваться бешеными темпами, исчезло огромное количество видов представителей флоры и фауны. И человечество продолжит уничтожать биосистему планеты такими же темпами, то в скором времени мы останемся единственными выжившими организмами на Земле.
topkin.ru
Организм как биосистема | Биология
Что такое организм
Слово «организм» происходит от латинского organizo — устраиваю, организую, упорядочиваю.
Вернадский дал такое определение организму: «Организм - это биохимическая отдельность как составляющее живого вещества биосферы». Однако организм — это не только часть биосферы. Он и сам по себе целостность, состоящая из частей, живое существо, воплощающее в себе жизнь на Земле. Любой организм представляет собой дискретную единицу живой материи. Индивид — это живая система (биосистема), состоящая из органов и тканей, взаимодействующих между собой. Отношения между органами и тканями, их строение зависят от выполняемых ими функциями в организме, а также от того как этот организм взаимодействует с окружающей его средой.
Организм представляет собой дискретную единую биосистему, состоящую из разных органов и тканей, которые взаимодействуют между собой и с внешней средой.
Слово «орган» с греческого «organon» переводится как орудие, инструмент. Органы есть только у многоклеточных организмов. Каждый орган выполняет свою определенную функцию или несколько функций, он имеет свои особенности строения и обычно состоит из ряда тканей.У одноклеточных организмов органов нет. У них функциональными частями организма как биосистемы служат органоиды (в переводе с греческого «подобие органов»), которые являются структурными частями клетки, выполняющими специфические функции в ее жизнедеятельности.
Свойства организма
Организм следует считать биологическим объектом, который возник в результате эволюции жизни на Земле. Организм — это система функционально взаимосвязанных морфологически обособленных структур, которые обеспечивают целостность, физико-химическую стабильность внутренней среды, а также способность к самовоспроизведению.
Важным свойством живых организмов на Земле является их разнообразие. Организмы отличаются по способам питания (автотрофные и гетеротрофные), размножения, размерам, формам, подвижности, сложности поведения и многому другому.
На организмы оказывают воздействие экологические факторы среды и закономерности эволюции. Каждый организм индивидуально реагирует на них. Появившийся на свет организм является уникальным проявлением наследственных свойств вида и его взаимоотношений с внешней средой.Генотип можно определить как индивидуальную систему наследственной информации, доставшейся организму (особи) от предков. Генотип определяет основные жизненно важные реакции организма: приспособленность к среде обитания, способы добывания пищи, поведение, особенности биохимических реакций. Наследственность, сформировавшаяся в определенных условиях среды, избавляет организм от необходимости снова согласовывать действия своих органов и их систем в ответ на незначительные колебания экологических факторов. С другой стороны, генотип является той базой, на которой происходит дальнейшее улучшение организма в отношении приспособленности к среде.
Факторы среды, воздействующие на организм, вызывают его ответные реакции, которые обеспечивают сохранность и целостность особи. Живые организмы реагируют на световые, звуковые, осязательные, вкусовые и другие сигналы. Реакция состоит либо в уклонении от из воздействия (если оно разрушающее), или в стремлении к ним, чтобы получить из окружающей среды необходимые питательные вещества и другие ресурсы.
Организм как биосистема
Организм представляет собой структурную единицу жизни, биосистему, состоящую из взаимосвязанных компонентов, функционирующих как единое целое. Каждая часть этой биосистемы имеет характерное строение и выполняет конкретные функции. При этом согласованная работа всех частей организма обеспечивает поддержание его обмена веществ со средой обитания, рост, развитие и размножение. Организм существует самостоятельно, он обладает всей совокупностью свойств живого. И.П. Павлов отмечал, что «организм — это в высочайшей степени саморегулирующаяся, сама себя поддерживающая, восстанавливающая, поправляющая и совершенствующая система».
Организм — это самоуправляемая биосистема. Это значит, что в нем есть механизмы, упорядочивающие воздействие на его части, координирующие функционирование компонентов, регулирующие взаимодействие системы с внешними и внутренними факторами. Система может длительно и хорошо функционировать при условии, что процессы в ней протекают в режиме саморегуляции по принципу обратной связи. Обратная связь предполагает обратное воздействие результатов процесса на сам процесс. Это понятие пришло из кибернетики. Обратная связь в организме как биосистеме позволяет контролировать его состояние и вносить соответствующие возникающим ситуациям поправки в управление и жизнедеятельность. Обратная связь может быть положительной (когда увеличение одного параметра приводит к увеличению другого) и отрицательной (когда увеличение исходных данных приводит к уменьшению следствия).
В начале эволюции на Земле у всех живых организмов (в том числе и животных) был только химический механизм управления процессами жизнедеятельности. Это так называемая гуморальная регуляция. С появлением у животных многоклеточности, различных тканей, в том числе нервной, появился механизм нервной регуляции.
Вместе нервная и гуморальная системы управления физиологическими процессами в организме называются нейрогуморальной регуляцией. Во многом особенности ее функционирования определяются генами (наследственностью). Генетическая информация специфична для каждого вида и организма. Она обеспечивает относительное постоянство внутренней среды организма и обеспечивает его способность противостоять изменяющимся воздействиям внешней среды.
Из вышесказанного следует, что организм (живое существо) — это дискретный компонент живой природы, обладающий особыми индивидуальными свойствами, являющийся относительно самостоятельной и саморегулирующейся биосистемой, которая находится во взаимосвязи с внешней средой. С точки зрения популяционно-видового уровня живой природы организм является основным структурным компонентом популяции и вида, их частью. Однако, так как организм обладает целостностью по структуре и свойствам, то он определяет биосистему своего уровня организации жизни, который занимает свое особое положение среди биологических систем разного уровня.
blgy.ru
Биосистема | Биология
Биосистемы как структурные единицы живого
По современным представлениям живая материя существует в форме живых систем — биосистем. Системой обычно называют целостное образование, созданное множеством закономерно связанных дуг с другом элементов, выполняющих особые функции и обеспечивающих ее единство. Такое единство составных частей (элементов), связанных взаимодействием в единое целое, называют системой (от греч. systema - «составленное из частей», «соединенное»). По определению автора общей теории систем Людвига фон Берталанфи, «система есть комплекс взаимодействующих элементов, а взаимосвязь между элементами представляет структуру системы». Системность и структурность — это неотъемлемые свойства материи.
Поскольку речь идет о тесном взаимодействии составных частей (элементов) живого объекта, то его проявляющуюся целостность следует рассматривать как живую, или биологическую, систему — биосистему (от греч. bios - «жизнь» и «система»).
Как особые типы биосистем выступают клетки, организмы, а также виды, биогеоценозы и самая большая, глобальная — биосфера. Все они выражают многообразие форм жизни и являются особыми единицами живой материи, отражающими специфику процессов и явлений жизни на Земле. В этих разнокачественных биосистемах проявляется жизнь. Жизнь возникает и протекает в виде целостных биосистем. Однако всем биосистемам свойственны рост и развитие, динамическая устойчивость, тогда как системам неживой природы — статичность и деградация.
Все биосистемы являются дискретными, то есть прерывистыми в пространстве и во времени, обособленными друг от друга, имеющими свои границы, конечные размеры, особую длительность существования и определенные признаки, отражающие их специфичность.
Любая биосистема (будь то клетка или организм, биогеоценоз или биосфера) представляет собой внутренне упорядоченное множество взаимосвязанных элементов (компонентов).
Взаимосвязи (отношения) элементов в системе отображают ее структуру. Она может быть простой или сложной. Чем больше элементов в системе и чем сложнее связи между ними, тем сложнее ее структура. Например, биосистема «организм» обладает более сложной структурой, чем биосистема «клетка», поскольку состоит из множества взаимодействующих элементов, среди которых различные клетки, ткани, органы, системы органов. Компонентами биосистемы «вид» являются популяции, «биогеоценоз» - живое население и условия абиотической среды, а компонентами биосферы — биогеоценозы. Наименьшими и простыми являются молекулярные и клеточные биосистемы, более сложными — биогеоценозы и особенно биосфера. Но все биосистемы характеризуются целостностью, сложной определенной структурой, дискретностью, способностью к длительному самоподдержанию и устойчивостью во взаимосвязи с окружающей средой.
Любая система, в том числе биосистема, существует, пока взаимодействуют ее компоненты. Она не только зависит от своих компонентов, но и определяет их существование. Например, организм зависит от взаимодействия его клеток, но и сам воздействует на них (обеспечивает веществами и энергией, координирует их общую работу).
Особенности природных биосистем
Каждая биосистема обладает определенной информацией. Информация в биологии понимается как сведения об окружающем мире и протекающих в нем процессах, воспринимаемые биосистемой. Любой отклик в системе проявляется как обратная связь. Это важное свойство природной системы (рис. 11).
Рис. 11. Растительный организм как биосистема, характеризующая взаимодействие органов, тканей и клеток растения
Другая особенность биосистем состоит в том, что они — открытые системы. Для них характерен обмен веществом, энергией с окружающей средой, а у закрытых систем такой обмен отсутствует.
Все биосистемы являются открытыми, так как они постоянно обмениваются с окружающей средой веществом, энергией и информацией.
Например, организмы (или другие биосистемы) из внешней среды поглощают необходимые им для жизнедеятельности минеральные или органические вещества и энергию. Значительная часть их в биосистеме расходуется (на организацию энергетических потоков, поддержание устойчивости, на реализацию биохимических процессов и воспроизводство элементов системы), а часть уходит в окружающую среду в виде тепла и отработанных ненужных веществ.
Следует отметить способность биосистем к самосохранению (самоподдержанию), то есть свойство сохранять свое существование в пределах определенного, но конечного срока. Это свойство обеспечивается непрерывным процессом обновления большинства элементов биосистемы. Таким путем биосистема поддерживает свое длительное, хотя и конечное существование. Например, у многоклеточных организмов в тканях и органах идет постоянная замена отживших клеток, благодаря чему организм как живая система существует значительно дольше своих структурных элементов — клеток.
Подсчитано, что обновление всего клеточного состава у человека происходит примерно каждые семь лет. Клетки многих его органов обновляются достаточно часто. Например, клетки печени живут не более 18 месяцев, эритроциты — 4 месяца, а клетки эпителия тонкого кишечника — только 1-2 дня. Нервные клетки, существующие на протяжении всей жизни человека, характеризуются регулярным обновлением внутриклеточного вещества.
Саморегуляция — еще одно фундаментальное и универсальное свойство биосистем, проявляющееся, с одной стороны, как способность биосистемы к активной реакции, ответу на внешнее воздействие, а другой — как способность поддерживать неизменным постоянство своего внутреннего и внешнего состояния в определенных пределах. То и другое обеспечивает ее устойчивость. Чем сложнее структура биосистемы, тем она устойчивее к воздействиям окружающей среды.
Способность биосистемы к саморегуляции, сохранению ее устойчивости и стабильности, называют гомеостазом, или динамическим равновесием системы. Гомеостаз (от греч. homoios - «подобный», «одинаковый» и stasis - «неподвижность», «состояние») - это способность биосистемы противостоять изменениям (наружным и внутренним) и сохранять динамическое равновесие своих состава и свойств, то есть поддерживать устойчивое состояние. Например, гомеостаз биосистемы «биогеоценоз» поддерживается благодаря постоянству видового состава и численности особей в нем. Гомеостаз любой биосистемы направлен на максимальное ограничение ее зависимости от внешних и внутренних сил, на сохранение относительного постоянства ее структур и функций. Если какая-то функция в биосистеме выполняется не одним, а несколькими компонентами, то стабильность такой биосистемы может повыситься, так как в ней всегда находятся факторы, ограничивающие избыточность какого-то компонента или замещающие выпавших. Особенно увеличивает стабильность системы ее структурно-функциональная сложность.
Наконец, фундаментальны свойством всех живых систем (в отличие от неживых) является их охваченность эволюционным процессом развития и усложнения, непрерывно создающим новые формы жизни. В этом специфика систем живой материи и залог устойчивости биосферы как уникальной биосистемы планеты Земля.
Целостность, дискретность, открытость, информационность, саморегуляция, самоподдержание и способность к эволюции — неотъемлемые характерные свойства всех биосистем.
blgy.ru
Надорганизменные уровни. Лес - биосистема. Среды жизни
1. Какое значение для появления многообразия форм жизни имеют разные среды жизни в биосфере?
Каждая из сред жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная) имеет свои особые условия. Различными условиями сред жизни порождаются многообразные форм живых существ и их специфические свойства.
Так, живые существа, населяющие водную среду способны к обитанию в плотной и вяз¬кой водной среде. Организмы, населяющие наземно-воздушную среду жизни в процессе эволюции приобрели способность существовать в менее плотной (по сравнению с водой) среде — при обилии воздуха и кислорода, резком колебании освещенности, суточных и сезонных температур, при дефиците влаги. Обитатели почвенной среды жизни отличаются небольшими размерами тела, способностью обходиться без света, питаться мелкими животными и органическими веществами мертвых тел, попавших в почву. Организмы, обитающие внутри другого живого существа — хозяина, в большинстве случаев очень мелкие живые существа. Некоторые являются паразитами, т. е. питаются веществами тела хозяина, другие полезны хозяину, а третьи нейтральны.
2. По каким признакам можно сравнить между собой представителей различных царств (растения, животные, грибы, бактерии)?
По общим свойства живых организмов.
3. Поясните, почему популяционно-видовой и биогеоценотический уровни часто называют надорганизменными.
Потому что данные уровни биосистем подразумевают совокупность живых организмов. Так популяционно-видовой уровень включает в себя много организмов одного вида, проживающих на одной территории.
4. Докажите, что лес является биосистемой.
В лесу проживает огромное количество организмов различных видов, которые взаимодействую между собой и представляют собой единое целое.
resheba.com
Биосфера | Биология
Биосфера как биосистема
Все живое и каждый живой организм связаны с окружающей средой биологическим круговоротом веществ и потоком энергии. Потребляя и выделяя вещество и энергию, организмы оказывают влияние на среду обитания уже тем, что они живут. Воздействие на окружающую среду отдельной особи обычно невелико и малозаметно. Воздействие всех вместе взятых организмов (то есть всего живого вещества) оказывается мощной силой, преобразующей земную поверхность.
Например, только новой растительной массы в биосфере ежегодно образуется около 170 млрд тонн (по сухому весу). Из них 115 млрд тон дает суша и 55 млрд тон — Мировой океан. Так, примерно за миллиард лет фотосинтезирующие водоросли и наземные растения связали столько солнечной энергии и создали столько органического вещества, что оно могло бы покрыть всю Землю слоем толщиной в 2000 км. Однако этого не произошло, так как основная часть созданного растениями органического вещества была использована и разрушена в процессе жизнедеятельности гетеротрофов (животных, грибов, бактерий), возвращена в минеральном виде в косную часть биосферы.
Все составные компоненты биосферы — живое вещество, представленное в виде сообществ (биогеоценозов), и населенные жизнью части гидросферы, атмосферы и литосферы тесно связаны между собой единым круговоротом веществ и потоком энергии. В результате вся биосфера представляется как целостная живая система (биосистема). Ее функционально значимыми частями (компонентами) выступают биогеоценозы с их живым и косным веществом. Между этими компонентами биосферы происходит постоянный обмен веществом и энергией. Таким путем создается целостность биосферы как живой системы, или биосистемы.
Функциональная неоднородность организмов в биосфере
Целостность и устойчивое существование глобальной биосистемы во многом зависит от неоднородности ее состава — живых организмов, различающихся по их функциональному участию.
Все организмы по их роли, выполняемой в природных сообществах и в биосфере, разделяют на три группы. Одну группу представляют продуценты (от лат. producens - «создающий»), или создатели. Продуценты — это автотрофы, обладающие уникальной способностью создавать из неорганических соединений сложные органические соединения и запасать в их химических связях энергию. Другую группу составляют консументы (от лат. consumo - «потребляю»), или потребители. Консументы — это гетеротрофы, потребляющие органические вещества, созданные автотрофами и образующие из них другие органические вещества, которых нет у автотрофов. В третью группу входят редуценты (от лат. reduction - «возвращение»), или разлагатели. Редуценты также являются гетеротрофами, но способными перерабатывать различные отходы живых организмов и органические вещества мертвых тел, разрушая их до простых неорганических соединений.
Функции живых организмов в биосфере
Именно благодаря такой функциональной неоднородности живого вещества и возникла биосфера как целостность, как единая самоподдерживающаяся и саморегулирующася биологическая система.
Между компонентами биосистемы и окружающей средой образуется тесная связь в виде четырех звеньев: абиотическая среда, продуценты, консументы и редуценты. Завися друг от друга и обитая совместно, они создают особые структурные части биосферы — биогеоценозы. Все биогеоценозы Земли вместе создают глобальную биосистему.
Биосфера — это глобальная биосистема, в которой все компоненты, взаимосвязанные между собой, обеспечивают ее единство и целостность.
На взаимодействии организмов, создающих и разрушающих органическое вещество, основан круговорот веществ, обеспечивающий устойчивость и целостность (единство) биосферы.
Биосфера как экосистема
Биосистему, в которой организмы и неорганические факторы среды являются равнозначными компонентами и между ними постоянно поддерживается круговорот веществ, принято называть экологической системой или экосистемой. Поэтому биосферу часто называют глобальной экосистемой.
В биосфере как глобальной экосистеме функционируют два основных компонента: организмы как выразители живого вещества (продуценты, консументы, редуценты) и условия неживой природы. Оба компонента взаимодействуют между собой как равноправные компоненты единого биологического круговорота веществ.
Основные структурные компоненты глобальной экосистемы
Организованная в глобальную биосистему и экосистему, жизнь на Земле продолжается непрерывно уже миллионы лет. Поскольку экосистема получает энергию и вещества из окружающей среды и в окружающую среду удаляет свои продукты обмена, ее называют открытой системой. Все биосистемы, в том числе и глобальная экосистема нашей планеты, являются открытыми. В поддержании единства и целостности открытой глобальной экосистемы принимают активное участие солнечная энергия, химические элементы географических оболочек планеты, а также среда, окружающая биосферу.
Химические элементы географических оболочек планеты и энергия, поступающая от Солнца, через тела растений доходят по пищевым цепям до каждого гетеротрофного организма. Таким путем из многочисленных веществ, поддерживающих жизнь организмов разных видов, в биосфере создается круговорот веществ и поток энергии. Ввиду огромной роли живого вещества круговорот веществ в биосфере называют биологическим или биотическим.
В круговороте движения веществ их окружающей среды в живые организмы (продуценты) и поглощение ими солнечной энергии часто называют восходящим потоком, а разрушение органических веществ до минеральных (с помощью консументов и редуцентов) и удаление веществ и энергии в окружающую среду — нисходящим потоком. Экосистема устойчиво и длительно существует лишь в том случае, если наблюдается динамическое равновесие восходящего и нисходящего потоков круговорота веществ.
Для выяснения закономерностей устойчивости систем активно используются методы и понятия кибернетики — науки об управлении в системе. Среди них — информация, вход и выход информации, избыточность информации, обратная связь и др. Особенно важным для характеристики устойчивости экосистем являются понятия «информация» и «обратная связь».
«Информация» в биологии понимается как «сообщение» о состоянии экосистемы, как некое «действо» (сигнал) внутренней или внешней среды, вызывающее в ней отклик. Любой отклик в системе проявляется как обратная связь.
Понятие «обратная связь», или «петля управления», - это ответ на изменения (информацию), происходящие в экосистеме. Эти ответы, обычно нивелируя происходящие изменения, обеспечивают стабильность функционирования системы. Например, образование органических веществ продуцентами в экосистеме вызывает в качестве обратной связи действие консументов и редуцентов, перерабатывающих эту органику до неорганических веществ.
С помощью обратной связи система осуществляет управление многими процессами, происходящими в ней. На рисунке ниже показана упрощенная схема систем с прямой и обратной связью (петлей управления).
Схемы связей поддержания стабильности в экосистеме:А — посредством прямой линейной связи (пищевая цепь):1 — растения; 2 — травоядные животные; 3 — плотоядные; 4 — паразиты;Б — посредством петли обратной связи;В — посредством избыточности функциональных компонентов: а, б, в — разные виды
На устойчивость и гомеостаз экосистемы особенно влияют избыточность информации и обратная связь. Избыточной информацией называют сигнал, который идет с превышением обычных норм, характерных для данной системы.
blgy.ru
