Структурные уровни жизни

С современной точки зрения, формы существования жизни весьма разнообразны, но могут быть аналитически объединены в особые группы, называемые структурными уровнями организации жизни. Важнейшим основанием для выделения структурных уровней жизни служит макроскопическая масштабность различных форм ее проявления.

Наиболее широким (глобальным) структурным уровнем организации жизни является биосферный. Биосфера - это совокупность всех живых организмов, взятых в многообразии их системной взаимосвязи между собой и окружающими их физическими условиями. В.И.Вернадский(1863-1945) выделял в составе биосферы живое, биокосное, и косное виды вещества. С современной точки зрения следует добавить в состав биосферы энергетические и информационные процессы, благодаря которым биосфера как сложная система поддерживает свое динамическое равновесие. Изучение биосферы является предметом и задачей глобальной экологии.

Одним из важнейших структурных уровней жизни, исследуемых современной наукой, является уровень биогеоценозов. Биогеоценоз - это относительно обособленный участок биосферы с системно организованным и взаимосвязанным составом живых и неживых компонентов. Биогеоценоз представляет собой экосистему. Изучением биогеоценозов занимается общая и частные экологии. Эти структурные уровни будут подробнее рассмотрены в главе, посвященной экологии.

Популяционно-видовой уровень организации жизни представляет собой совокупность свободно скрещивающихся между собой особей. Выделение этого уровня необходимо для понимания механизмов передачи наследственной информации и эволюционного развития жизни. Основные закономерности функционирования жизни на популяционно-видовом уровне рассматривает теория эволюции и популяционная генетика. Этот уровень будет рассмотрен в главе, посвященной современному эволюционизму.

Выделяются тесно между собой взаимосвязанные организменный и органо-тканевый уровни. Важнейшими представителями этих уровней являются живой индивид - особь и совокупность функционально взаимосвязанных систем органов, обеспечивающих возможность существования особи. Этот уровень жизни изучается совокупностью биологических дисциплин: анатомией, гистологией и др. Одна из тенденций эволюции состояла в специализации клеток и формировании специфичных групп клеток – тканей. Специализация клеток позволяет им функционировать более эффективно, но увеличивает взаимозависимость различных клеточных структур и требует развития специализированных инструментов связи и управления. Как правило различается шесть видов различных тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная, кровь, нервная и репродуктивная.

Эпителиальная ткань образует покров, или выстилает внутренние полости организма. Она выполняет функции защиты, восприятия (рецепции) внешних раздражений, всасывания и секреции (выделения) различных веществ окружающей среды.

Соединительные ткани: хрящи, костная ткань, сухожилия, связки, волокнистая соединительная – характеризуются большим количеством неживого материала, который выделяют их клетки. Основная функция этих тканей, как явствует из их названия, служить опорой и обеспечивать жесткую структурность различных систем живого организма: растения или животного.

Мышечная ткань обеспечивает движения животных, что обусловливается сокращением вытянутых цилиндрических клеток, содержащих большое число продольных волокон, называемых миофибриллами. Сокращаясь, мышечные клетки производят механическую работу. Сокращением одних типов клеток мышечной ткани мы можем управлять произвольно, другие типы мышечных тканей сокращаются непроизвольно.

Кровь состоит из эритроцитов и лейкоцитов – красных и белых кровяных клеток соответственно и неклеточной жидкости - плазмы. Эритроциты содержат гемоглобин – белок, способный присоединять и отдавать кислород. Лейкоциты подвижны и могут легко захватывать бактерии. Плазма крови переносит различные вещества от одних групп клеток к другим.

Нервная ткань состоит из клеток, специализированных для проведения электрохимических импульсов. Эти клетки называются нейронами. Нейроны имеют длинные отростки, достигающие иногда до 1 м в длину.

Репродуктивная ткань состоит из клеток, служащих для размножения а именно из яйцеклеток у особей женского пола и сперматозоидов или спермиев у особей мужского пола.

Свои виды тканей характерны также и для растений. Часть биологии, которая рассматривает виды тканей и их функционирование называется гистологией.

В онтогенетический уровень включают все отдельные организмы, независимо от того, являются ли они одно- или же многоклеточными. Немецкий биолог Эрнст Геккель (1834-1919) сформулировал знаменитый биогенетический закон, суть которого заключается в том, что онтогенетическое развитие живого повторяет его филогенетическое развитие. Этот же исследователь ввел в науку термин " онтогенез", под которым понимают биологическое развитие индивида, без учета его связей и взаимодействия с другими организмами. Минимальной единицей жизни является клетка, поэтому с онтогенетической точки зрения важнейшей задачей является определение видов клеток и их структурных особенностей.

Клеточный и субклеточный, а также иногда выделяемый молекулярный уровни организации жизни представляют собой мельчайшие единицы, в которых могут быть прослежены признаки живого. Эти уровни объединяют ту вещественную основу, без которой, по современным представлениям, невозможна сама жизнь. По общему признанию, клеточный уровень является наиболее фундаментальным в организации жизни, своего рода первокирпичиком, из которого строится многообразие проявлений жизни.[111] По ряду признаков к живому можно отнести и вирусы. Вирусы способны к самовоспроизводству, но не самостоятельно, а посредством внедрения в генетический аппарат клетки.

Концепция уровней структурной организации живого является аналитической абстракцией. В живой природе уровни не могут быть отделены друг от друга и даже физически выделены в чистом виде. Концепция структурных уровней, рожденная в XX столетии, является отражением современного системного подхода к естественнонаучному анализу объектов. Эта концепция обладает ценными эвристическими свойствами, помогая наглядно представить сложность того естественнонаучного объекта, который называется жизнью. Действительно, нельзя сказать, например, что жизнь – это живые организмы, поскольку и биосфера и неживые компоненты биогеоценозов представляют собой формы существования жизни. Эта концепция является частным случаем глобального эволюционного взгляда на природу как сложную самоорганизующуюся систему. Концепция структурных уровней жизни в современном биологическом знании является конституирующей. Это обозначает, что структура самого биологического выступает производной от этой концепции. В этой концепции находит свои обобщенное выражение объект биологического знания – жизнь. Все остальные концепции биологии дополняют, расшифровывают и конкретизируют основную – концепцию структурных уровней жизни.