Биология. 10 класс

Живая природа на Земле очень разнообразна и представляет собой сложноорганизованную соподчиненную (иерархическую) систему, состоящую из разных биологических систем (биосистем).

Биологическая система (биосистема) — биологический объект, состоящий из взаимосвязанных и взаимодействующих элементов и обладающий способностью к развитию, самовоспроизведению (за исключением определенных тканей и органов) и приспособлению к среде.

Например, амеба обыкновенная представляет собой биосистему, состоящую из оболочки, ядра и цитоплазмы, содержащей органоиды. Все ее структурные элементы взаимодействуют между собой и обеспечивают амебе способность к размножению и существованию в водной среде.

Примером более сложной биосистемы может быть любое покрытосеменное растение, состоящее из взаимосвязанных органов — корня, стебля, листьев, цветков и плодов. Благодаря этим структурным элементам растение может размножаться и приспосабливаться к жизни в наземно-воздушной среде. Лиственный, смешанный или хвойный леса также являются примером биосистемы. Любой лес состоит из групп организмов (популяций) разных видов растений, животных, грибов и микроорганизмов. Эти популяции взаимодействуют между собой и обеспечивают его развитие и устойчивое существование в данной среде. 

Современная биология рассматривает жизнь на планете Земля как совокупность соподчиненных биологических систем, различающихся особенностями строения и проявлением свойств. Наименьшей биологической системой является клетка, состоящая из биомолекул. В зависимости от степени сложности строения живой материи выделяют молекулярный, клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционно-видовой, биоценотический, биогеоценотический, биомный и биосферный уровни организации жизни.

Первый уровень — молекулярный. Элементарными единицами этого уровня являются биомолекулы: нуклеиновые кислоты, белки, жиры, углеводы и другие органические соединения, которые вступают во взаимодействие между собой и формируют более сложные системы — клетки. Биомолекулы не являются биосистемами, но они представляют молекулярный уровень организации жизни, на котором проявляются такие свойства живой материи, как единство химического состава и обмен веществ и энергии. Этот уровень организации жизни изучают биофизика, молекулярная биология и  биологическая химия.

Следующим уровнем организации жизни является клеточный уровень. Элементарные единицы этого уровня — клетки. Их структурными компонентами выступают биомолекулы, из которых формируются плазматическая мембрана, цитоплазма, органоиды, ядро (у бактерий хромосома). Клетку, как структурную и функциональную единицу жизни, изучает наука цитология.

Клетки, сходные по строению, функциям и происхождению, образуют ткани, которые представляют тканевый уровень организации жизни. На тканевом уровне изучаются строение, функции и многообразие тканей. Ткани являются предметом изучения гистологии.

В свою очередь, функциональное объединение нескольких типов тканей приводит к формированию органа. Органы представляют органный уровень организации жизни. Они могут объединяться в системы органов. Строение и функции органов изучают морфология, анатомия и физиология.

Организменный уровень организации жизни представляют организмы (особи). Организм — самый низкий уровень организации биологических систем, способных к автономному существованию и самовоспроизводству. Организмы бывают одноклеточными (бактерии, протисты) и многоклеточными (грибы, лишайники, водоросли, растения, животные). Растительные организмы изучает ботаника, животные организмы — зоология, микроорганизмы — микробиология. Взаимоотношения организмов разных видов между собой и со средой обитания изучает экология.

За организменным следует популяционно-видовой уровень. Особи одного вида, обитающие на общей территории, формируют группу — популяцию, а все популяции родственных особей в совокупности составляют вид. Популяциями одного вида можно считать группы сосен, произрастающих в городском парке, сосновом или смешанном лесу. Группы карасей, обитающих в разных водоемах или в прибрежной и глубинной зонах одного водоема также будут являться примерами разных популяций одного вида.

Следующий уровень организации жизни — биоценотический. Элементарными единицами этого уровня являются биоценозы. Они формируются из популяций разных видов, длительно обитающих на определенной территории, между которыми возникают межвидовые связи и взаимоотношения. Примером биоценоза может быть совокупность всех обитателей луга или дубравы, все население озера или пруда.

Биогеоценотический уровень организации жизни является еще более сложным. Его представляют биологические системы — биогеоценозы. Они возникают в результате взаимодействия биоценозов со средой обитания путем обмена веществом и энергией. В качестве примеров биогеоценозов можно назвать луг, болото, хвойный лес, березовую рощу, дубраву — единые комплексы живых организмов разных видов и их среды обитания.

Крупные региональные или субконтинентальные комплексы естественных экосистем со сходной структурой, определенным типом растительности и ландшафта, с одинаковым географическим положением называют биомами. Они являются структурными единицами биомного уровня организации жизни. На суше понятие «биом» практически соответствует понятию «природная зона».

Самый высший уровень организации жизни — биосферный. Совокупность всех биомов на планете Земля, связанных непрерывным круговоротом веществ и потоком энергии, называют биосферой. Она представляет собой глобальную по масштабам и сложности биологическую систему.

Особое место в системе биологических наук, изучающих уровни организации жизни, занимает наука экология. Термин «экология» (от греч. óikos — дом, жилище, lógos — наука, учение) ввел немецкий зоолог-эволюционист Э. Геккель в 1866 г. Под экологией он понимал науку об отношениях организмов с окружающей средой.

На начальном этапе предметом экологии являлись организмы (особи), а задачей науки было изучение их взаимодействия со средой обитания. В настоящее время предмет изучения экологии значительно расширился. Помимо организмов, он включает надорганизменные биосистемы: популяции, биоценозы (сообщества), биогеоценозы (экосистемы), биомы и биосферу.

Современная экология — это наука, изучающая биологические системы разного уровня организации (от организменного до биосферного) и закономерности их взаимодействия между собой и со средой. 

Использование знаний о законах существования биологических систем, установленных экологией, позволит осуществлять рациональное использование и охрану природных ресурсов. Экология — важнейшая наука будущего и, как писал французский эколог Ф. Дре еще в 1976 г., «возможно, само существование человека на нашей планете будет зависеть от прогресса экологии».