Жизнь с позиции термодинамики

Таблица 1. Основные уровни организации живой материи, их элементарные единицы и явления

Уровни организации живой материи

Живая природа на нашей планете представляет собой сложно организованную, иерархичную систему, при этом они существуют не сами по себе, а зависят от окружающей среды и испытывают на себе ее воздействия. Это точно согласованный комплекс множества факторов окружающей среды, и приспособление к ним живых организмов обуславливает возможность существования всевозможных форм организмов и самого различного образования их жизни.

Все живые организмы являются индивидуумами определённого строения, принадлежащими к определённым систематическим группам, а также сообществами разной сложности.

Индивидуумы обладают молекулярной, клеточной, тканевой, органной структурностью; сообщества бывают одновидовые и многовидовые. Индивидуумы и сообщества организованы в пространстве и во времени.

По подходу к их изучению можно выделить несколько основных уровней организации живой материи на базе разных способов структурно-функцонального объединения составляющих элементов: молекулярный, субклеточный, клеточный, органотканевый, организменный, популяционно-видовой, биоценотический, биогеоценотический, биосферный.

Разделение живой материи и проблем биологии по уровням организации хотя и отражает объективную реальность, но в то же время является условным, т. к. почти все конкретные задачи биологии касаются одновременно нескольких уровней, а нередко и всех сразу. Например, проблемы эволюции или онтогенеза не могут рассматриваться только на уровне организма, т. е. без молекулярного, субклеточного, клеточного, органотканевого. Также популяционно-видового и биоценотического уровней; проблема регуляции численности опирается на молекулярный уровень, но касается также всех вышестоящих, включая такие аспекты, как загрязнение всей биосферы. По наличию специфических элементарных единиц и явлений считается достаточным выделение 4 основных уровней организации живой материи (табл.1).

На биосферном уровне современная биология решает глобальные проблемы, напр. определение интенсивности образования свободного кислорода растит, покровом Земли или изменения концентрации углекислого газа в атмосфере, связанного с деятельностью человека.

На биогеоценотическом и биоценотическом уровнях ведущими являются проблемы взаимоотношений организмов в биоценозах, условия, определяющие их численность и продуктивность биоценозов, устойчивость последних и роль влияний человека на сохранение биоценозов и их комплексов.

На популяционно-видовом уровне изучают факторы, влияющие на численность популяций, проблемы сохранения исчезающих видов, динамики генетического состава популяций, действие факторов микроэволюции и т. д.

Для хозяйственной деятельности человека важны такие проблемы популяционной биологии, как контроль численности видов, наносящих ущерб хозяйству, поддержание оптимальной численности эксплуатируемых и охраняемых популяций.

На организменном уровнеизучают особь и свойственные ей как целому черты строения, физиол. процессы, в т. ч. дифференцировку, механизмы адаптации (акклимации) и поведения, в частности — нейрогумоарльные механизмы регуляции, функции ЦНС.

На органотканевом уровне основа проблемы заключаются в изучении особенностей строения и функций отдельных органов и составляющих их тканей.

Особый уровень организации живой материи — клеточный; биология клетки (цитология) — один из основных разделов современной биологии, включает проблемы морфологической организаций клетки, специализации клеток в ходе развития, функций клеточной мембраны, механизмов и регуляции деления клетки. Эти проблемы имеют особенно важное значение для медицины, в частности, составляя основу проблемы рака.

На уровне субклеточных, или надмолекулярных, структур изучают строение и функции органоидов (хромосом, митохондрий, рибосом и др.), а также др. включений клетки.

Молекулярный уровень составляет предмет молекулярной биологии, изучающей строение белков, их функции как ферментов или элементов цитоскелета, роль нуклеиновых к-т в хранении, репликации и реализации генетич. информации, т. е. процессы синтеза ДНК, РНК и белков. На этом уровне достигнуты большие прак-тич. успехи в области биотехнологии и генной инженерии.

Представление об уровнях организации живой материи наглядно отражает системный подход в изучении живой природы.

Термодинамика – это наука, изучающая общие законы превращения энергии, т.е. относится к феноменологической.

Феноменологические теории, в отличие от атомно-молекулярных, изучают закономерности, не связанные с конкретной структурой вещества.

Законы термодинамики были созданы для описания неживых систем, но так как важнейшим свойством живых организмов является способность улавливать, преобразовывать и запасать энергию в различных формах, то для них также применимы данные законы.

Любая часть окружающего нас мира, которую мы хотим исследовать и описать с позиций термодинамики, является системой. Примерами термодинамических систем в биологии являются клетка, митохондрии, сердце, организм, биосфера.

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 591; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!