Живые системы и их основные характеристики

Понятие живой системы в биологии

Термин живая система в биологических науках применяется для описания любых структур, обладающих жизненными признаками, начиная от одноклеточных форм (например, бактерий) и до сложнейших многоклеточных организмов и даже таких надорганизменных образований, как популяции и биосферы. Живые системы это примеры высокоорганизованных, открытых систем, которые постоянно взаимодействуют с окружающей средой, обмениваясь веществом, энергией и информацией для поддержания своей структуры и жизнедеятельности.

Стоит подчеркнуть: несмотря на то что отдельные общие свойства живых систем иногда встречаются и у объектов неживой природы (например, рост у кристаллов), лишь совокупное проявление всех вышеуказанных признаков составляет уникальную организацию, которую мы определяем как живая система. Анализ этих свойств имеет фундаментальное значение для понимания природы живого и для научного объяснения механизмов функционирования жизни.

Ключевые свойства живых систем и их проявления

Химическое единство и обмен веществ

Одной из базовых черт, характеризующих живые системы биология, является удивительное единство их химического состава. Все живые организмы в своей основе содержат те же элементы, что и вещества окружающего мира. Однако процентное соотношение этих элементов существенно отличается. Так, живые существа почти на 98% построены лишь из четырех химических элементов: кислорода, углерода, водорода и азота, образующих органические соединения — белки, нуклеиновые кислоты, липиды и углеводы.

Фундаментальное общее свойство живых систем состоит в обмене веществ — совокупности процессов, посредством которых организм получает необходимые соединения, перерабатывает их и выделяет продукты распада. В биологической литературе этот процесс часто называют метаболизмом и делят на две взаимосвязанные части: ассимиляцию (синтез и поглощение сложных веществ из простых) и диссимиляцию (их распад с высвобождением энергии). Подобная организация биохимических реакций позволяет завершенным системам сохранять структуру, приспосабливаться к условиям среды и осуществлять все остальные жизненные функции.

Репродуктивная функция, наследственность и изменчивость

Способность к размножению — ключевое свойство живых систем, обеспечивающее непрерывность жизни и передачу информации между поколениями. Репродукция наблюдается как на уровне клеток (митоз, мейоз), так и в масштабах популяций и видов посредством полового или бесполого размножения.

От репродукции неразделимо связаны наследственность и изменчивость. Наследственная передача свойств, строения и особенностей осуществляется благодаря молекулам ДНК, которые служат матрицей для синтеза всех белков организма. Это объясняет, почему признаки живых систем начинают проявляться уже на ранних этапах развития. Одновременно с этим изменчивость позволяет организмам приобретать новые качества через мутации и рекомбинации — таким образом формируется эволюционное разнообразие форм жизни. Благодаря сочетанию обеих функций возможен естественный отбор и процесс адаптации к условиям среды.

Развитие, рост и чувствительность к раздражителям

Свойства живых систем биология обязательно включает развитие и рост. Под ростом понимают увеличение размеров и массы, связанную с делением клеток и синтезом биомассы. Развитие — это сложный процесс прогрессивных, качественных изменений, обусловливающих формирование функциональных структур на протяжении всего жизненного цикла; его принято делить на индивидуальное (онтогенез) и историческое (филогенез).

Еще один важный аспект — проявление реактивности. Под этим свойством живых систем понимают способность обнаруживать и реагировать на раздражители внешней и внутренней среды. Даже простейшие существа демонстрируют раздражимость, с помощью которой они способны отличать благоприятные условия от вредных. Для многоклеточных сложные реакции формируются через нервную или гуморальную регуляцию, что напрямую связано с выживанием в изменяющихся обстоятельствах.

Дискретное строение, периодичность процессов и гомеостаз

В рамках биологических систем отчетливо выражено структурное разделение — дискретность. Каждая живая система (клетка, организм, вид) организована в виде отдельных элементов, четко разделенных, но при этом объединенных в функциональное единство. Например, любая многоклеточная форма состоит из органов, органы — из тканей, а ткани — из клеток, каждая из которых выступает автономной единицей и вместе с тем частью целого.

Гомеостаз — свойство, заключающееся в активном поддержании постоянства внутренней среды — еще одна отличительная черта живых существ и тоже относится к общим свойствам живых систем. Биологические организмы обладают сложной системой обратной связи, которая позволяет им стабилизировать температуру тела, рН крови, осмотическое давление и другие параметры, несмотря на перемены во внешних условиях. Благодаря этому они способны выживать даже в довольно агрессивной и изменчивой среде.