Какими основными свойствами характеризуются живые системы

Свойства живых систем

Живые системы обладают рядом свойств, которые отличают их от систем неживой природы. Такими особенностями являются:

обмен веществ
единство химического состава
наследственность
репродукция
развитие и рост
изменчивость
ритмичность
дискретность
раздражимость
гомеостаз
энергозависимость.

Характеристика особенностей

Единство химического состава означает, что в составе всех живых организмов находятся те же химические элементы, что и в объектах неживой природы. Но соотношение этих элементов в живых и неживых объектах отличается. Состав объектов неживой природы представлен, кроме кислорода, алюминием, магнием, железом, кремнием и т.д. А живые организмы на 98% состоят из четырех элементов – кислорода, углерода, водорода и азота.

К обмену веществ с окружающей средой способны все живые организмы. Они поглощают из окружающей среды элементы, которые необходимы для питания, и выделяют продукты жизнедеятельности. Однако, в случае с небиологическом круговоротом веществ они лишь перемещаются с места на место либо меняется их агрегатное состояние, тоу живых организмов обмен веществ происходит на качественно другом уровне, включая процессы распада и синтеза. В процессе целого ряда разных сложных химических превращений поглощенные из окружающей среды вещества трансформируются в вещества, из которых строится тело живого организма. Эти процессы называются ассимиляцией. В результате обратных процессов – диссимиляции, происходит распад сложных соединений на простые. В этом случае выделяется энергия, которая необходима для реакции биосинтеза. Поэтому процесс диссимиляции называется энергетическим обменом. Благодаря обмену веществ обеспечивается постоянство химического состава, а также структуры всех составляющих частей организма, тем самым обеспечивается постоянство их функционирования.

Еще одной особенностью живых систем является способность к самовоспроизведению. Самовоспроизведение, размножение, репродукция – это способность организмов производить себе подобных. Процесс репродукции осуществляется на всех уровнях организации живой материи.

Такое свойство живых систем, как наследственность, состоит в способности живых организмов к передаче своих свойств, особенностей развития, признаков из поколения в поколение. Свойство наследственности обусловливается стабильностью, которая основана на постоянстве строения ДНК.

Противоположным наследственности, но тесно с ней связанным свойством является изменчивость. Под изменчивостью понимается способность организмов приобретать новые свойства и признаки. Изменчивость является основой для естественного отбора, что приводит к возникновению новых видов живых организмов и появлению новых форм жизни.

Следующей особенностью живых систем является рост и развитие. Развитие означает необратимое направленное изменение структуры объектов или их состава. Развитие живых форм представлено онтогенезом и филогенезом, то есть индивидуальным и историческим развитием. В ходе развития проявляется специфическая структурная организация индивидуальной особи, а репродукция макромолекул, клеток и их элементарных структур вызывает увеличение биомассы. Результатом филогенеза является многообразие живого на Земле.

Раздражимость – еще одно свойство живых систем. Любой организм связан с окружающей средой, он получает из нее питательные вещества, взаимодействует с другими организмами, подвергается влиянию факторов окружающей среды и т.д. В ходе эволюции у организмов выработалось и укрепилось свойство реагировать избирательно на воздействия извне. Такое свойство называется раздражимостью. Любое изменение условий окружающей среды является раздражением для организма, реакция организма на раздражители показывает его чувствительность. Реакция многоклеточных организмов на внешний раздражитель называется рефлексом, и происходит посредством нервной системы.

Определение 1

Под словом дискретность понимается свойство живых систем проявляться в виде разделенных, дискретных форм.

Отдельно взятый организм либо какая-то другая биологическая система состоит из отдельных, обособленных либо ограниченных в пространстве, но при этом тесно взаимодействующих частей, которые образуют структурно-функциональное единство. Каждый вид включает отдельные особи. Каждая особь состоит из органов, которые состоят из клеток. Свойство дискретности живой системы выступает в качестве основы структурной упорядоченности и способности самообновления. Дискретность вида обусловливает возможность его эволюции посредством устранения от размножения либо гибели неприспособленных особей и сохранение организмов с признаками, полезными для выживания.

Определение 2

Ритмичность живых систем означает периодические изменения интенсивности физиологических функций.

Период колебаний может быть разным, от секунд до столетий. Например, известны суточные ритмы бодрствования и сна; сезонные ритмы активности у ряда животных и т.д. Ритмичность обеспечивает согласование функций организма со средой его обитания. Другими словами, ритмичность – приспособление организма к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды.

Живые системы являются относительно энергозависимыми. Все живые организмы представляют собой открытые системы, которые устойчивы только при условии непрерывного доступа энергии и материи из окружающей среды. В отличие от неживых объектов, живые организмы от окружающей среды ограничены оболочками – у многоклеточных организмов это покровная ткань, а у одноклеточных – клеточная мембрана. Оболочки сводят к минимуму потерю веществ и обеспечивают поддержание пространственного единства живой системы.

Определение 3

Под гомеостазом понимается совокупность приспособительных реакций организма, которые направлены на сохранение динамического состояния его внутренне среды – кровяного давления, температуры и т.д.

Принцип отрицательной обратной связи является основой гомеостаза. Саморегуляция позволяет живым системам сохранят стационарное состояние в непрерывно меняющейся окружающей среде, и обеспечивает их выживание.

Источник

Биологическая система

– целостная система компонентов, выполняющих определенную функцию в живых системах. К биологическим системам относятся сложные системы разного уровня организации: биологические макромолекулы, субклеточные органеллы, клетки, органы, организмы, популяции.

Признаки биологических систем

– критерии, отличающие биологические системы от объектов неживой природы:

1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В неживой природе самыми распространенными элементами являются кремний, железо, магний, алюминий, кислород. В живых же организмах 98% элементарного (атомного) состава приходится на долю всего четырех элементов: углерода, кислорода, азота и водорода.

2. Обмен веществ. К обмену веществ с окружающей средой способны все живые организмы. Они поглощают из среды элементы питания и выделяют продукты жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте они просто переносятся с одного места на другое или меняют свое агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед и др. У живых же организмов обмен веществ имеет качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада (ассимиляция и диссимиляция – см. дальше), в результате которых сложные вещества распадаются на более простые и выделяется энергия, необходимая для реакций синтеза новых сложных веществ.

Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма и как следствие – постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

3. Самовоспроизведение (репродукция, размножение) – свойство организмов воспроизводить себе подобных. Процесс самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях жизни. Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени, поэтому поддержание жизни связано с самовоспроизведением. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, обусловленное информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте – ДНК, которая находится в родительских клетках.

4. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Наследственность обеспечивается стабильностью ДНК и воспроизведением ее химического строения с высокой точностью. Материальными структурами наследственности, передаваемыми от родителей потомкам, являются хромосомы и гены.

5. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения материальных структур наследственности. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней. Изменчивость поставляет разнообразный материал для отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.

6. Рост и развитие. Способность к развитию – всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, изменяется его состав или структура. Развитие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом) и историческим развитием (филогенезом). Филогенез всего органического мира называют эволюцией.

На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие часто сопровождается ростом – увеличением линейных размеров и массы всей особи и ее отдельных органов за счет увеличения размеров и количества клеток.

Историческое развитие сопровождается образование новых видов и прогрессивным усложнением жизни. В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов на Земле.

7. Раздражимость – это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Всякое изменение окружающих организм условий представляет собой по отношению к нему раздражение, а его ответная реакция является проявлением раздражимости. Отвечая на воздействия факторов среды, организмы взаимодействуют с ней и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить.

Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называются рефлексами. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы) или роста (тропизмы).

8. Дискретность (от лат. discretus – разделенный). Любая биологическая система состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Так, любая особь состоит из отдельных клеток с их особыми свойствами, а в клетках также дискретно представлены органоиды и другие внутриклеточные образования.

Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления системы путем замены износившихся структурных элементов без прекращения функционирования всей системы в целом.

9. Саморегуляция (авторегуляция) – способность живых организмов поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов (гомеостаз). Саморегуляция осуществляется благодаря деятельности нервной, эндокринной и некоторых других регуляторных систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.

10. Ритмичность – свойство, присущее как живой, так и неживой природе. Оно обусловлено различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, фазами Луны и т.д.

Ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов через определенные равные промежутки времени. Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих и многие другие. Ритмичность направлена на согласование функций организма с периодически меняющимися условиями жизни.

11. Энергозависимость. Биологические системы являются «открытыми» для поступления энергии. Под «открытыми» понимают динамические, т.е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним веществ и энергии извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают из окружающей среды энергия и вещества в виде пищи. В большинстве случаев организмы используют энергию Солнца: одни непосредственно – это фотоавтотрофы (зеленые растения и цианобактерии), другие опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, – это гетеротрофы (животные, грибы и бактерии).

Источник

Что такое живая система

Определение

Живая система – это единство, состоящее из самовоспроизводящихся, самоорганизующихся элементов, способное к обмену веществ с окружающей средой.

В сравнении с системами неживой природы обладает другим соотношением входящих в состав химических элементов. Для неживых систем свойственно высокое содержание алюминия, кремния, магния, железа. Живые на 98% состоят из кислорода, водорода, углерода, азота.

Другие отличия:

Обмен энергии и веществ.
Способность к самовоспроизведению.
Способность к развитию, росту.
Способность к приспособлению, приобретению новых свойств, признаков.

От неживых объектов живые организмы отличаются сложностью, структурно-функциональной упорядоченностью.

Примечание

Способность к адаптации лежит в основе разнообразия живой природы. Наследственная изменчивость делает возможным отбор наиболее приспособленных особей, возникновение новых видов в процессе эволюции. Неживые системы такой способности лишены.

Основные критерии и признаки, что характерно

Живые системы обладают следующими характерными признаками:

дискретностью, целостностью;
способностью к обмену веществ;
энергозависимостью;
клеточным строением;
раздражимостью;
наследственностью, изменчивостью.

Согласно определению, данному Фридрихом Энгельсом в труде «Диалектика природы», жизнь всегда связана с белковыми телами, а ее главным условием выступает постоянный обмен веществ.

Эти два положения стали основными критериями определения живого, послужили фундаментом нового, более современного понятия, сформулированного советским биофизиком М.В. Волькенштейном.

Определение

Живые тела – это самовоспроизводящиеся и саморегулирующиеся системы, состоящие из биополимеров: нуклеиновых кислот и белков.

Иерархическая функционально-структурная организация

Для всех жизнеспособных систем свойственно иерархическое усложнение организации. В этой иерархии выделяют 6 уровней:

Молекулярный, состоящий из сложных молекул – белков, липидов, нуклеиновых кислот, полисахаридов. Сам по себе молекулярный комплекс не обладает признаками жизни, но выполняет все свойственные биосистеме функции.
Клеточный, демонстрирующий все проявления живого. Клетки являются минимальной самодостаточной единицей, служат основой размножения, развития, роста.
Организменный, составляющий все живое на Земле, состоящий из обособленных единиц – организмов.
Популяционно-видовой, разделяющий и структурирующий популяции и виды по особенностям строения их представителей.
Экосистемный или биоценотический, отображающий результаты взаимодействия различных видов в естественных природных условиях. Биоценозы выступают в качестве устойчивых сообществ, но не являются полностью изолированными друг от друга.
Биосферный, сформировавшийся в результате взаимодействия экосистем.

Биосфера – это высший уровень организации живого на планете. На нем происходят круговороты энергии и веществ.

Примечание

У многоклеточных организмов между клеточным и организменным уровнями принято выделять 2 дополнительных категории: органную и тканевую. Первая представлена сложными образованиями, отдельными относительно других составляющих организма, выполняющими особые функции. Вторая формируется при объединении однотипных клеток с общей функцией.

Свойства живых систем

Всем уровням иерархии присущи общие для живых систем черты:

Поглощение из окружающей среды необходимых для питания веществ и последующее выделение продуктов жизнедеятельности.
Воспроизведение новых поколений особей своего вида с непременной передачей внешних атрибутов, свойств, особенностей развития.
Адаптивность, основанная на изменчивости биологических матриц – молекул ДНК.
Развитие, сопровождающееся ростом, обусловленное репродукцией клеток, клеточных структур, молекул.
Избирательная реакция на раздражители внешней среды, известная в биологии под названием «раздражимость».
Дискретность, предполагающая тесную связь обособленных частей структурно-функционального единства.
Поддержание интенсивности обусловленных физиологией процессов и постоянства химического состава. Наличие регуляторных систем.
Зависимость от энергии и пищи, поступающей из внешней среды.

Для живой природы, как и для неживой, характерна ритмичность, обусловленная планетарными и космическими причинами. С этим связана сезонная активность животных, смена бодрствования и сна человека, смена времен года, колебания атмосферного давления, температуры, влажности.

Примечание

Примером дискретности может служить организм человека, состоящий из пространственно отграниченных органов, но являющий собой единое целое.

Периодический закон развития живых систем

В ходе эволюции уровень сложности живых систем может изменяться двумя способами:

Путем постепенных изменений отдельных элементов.
Посредством периодической агрегации целых систем в системы более высокого уровня.

Развитие жизни на Земле представляет собой сочетание этих двух способов, выступает циклическим процессом, подчиняющимся периодическому закону. Периодичность состоит в смене повторяющихся циклов. При этом с каждым циклом уровень структурной агрегации живых систем становится выше.

В рамках этой теории биологи выделяют 3 этапа развития живого на планете:

Монобионтный, представляющий собой первый цикл структурной агрегации доорганизменных объектов.
Монометабиотный, в ходе которого к монобионтам присоединились метабионты.
Ценометабионтный, характеризующийся присутствием 3 структурно отличающихся групп организмов (монобионты, метабионты, ценометабионты).

Третий этап (моно-мета-ценометабионтная эра) еще не завершен. Он продолжается и в наши дни.

Источник