Иерархия уровней организации живого
Живое имеет многоуровневое строение: каждый следующий уровень включает объекты предыдущего и обладает собственными свойствами. Чтобы правильно определить уровень организации, нужно установить, какие объекты объединены и какие процессы на этом уровне происходят.
Что такое уровни организации живого
Уровни организации живого — это последовательные ступени устройства живой природы: от молекул до всей биосферы. Уровни не существуют изолированно. Молекулы входят в состав клеток, клетки образуют организмы, организмы взаимодействуют в популяциях и сообществах, а сообщества вместе с неживой средой образуют экосистемы.
Уровень организации живого — совокупность биологических объектов одного масштаба и процессов, характерных для них. У каждого уровня есть своя элементарная единица, структура и функции.
Важно различать уровень и отдельный объект. Например, белок — объект молекулярного уровня, а клетка — объект клеточного уровня. Организм может состоять из одной клетки или из множества клеток, поэтому одноклеточный организм одновременно является клеткой и самостоятельным организмом, но понятия «клеточный уровень» и «организменный уровень» не становятся одинаковыми.
Основные уровни и их признаки
| Уровень | Элементарная единица | Главные процессы и примеры |
|---|---|---|
| Молекулярный | Молекула или комплекс молекул | Хранение и передача наследственной информации, синтез белка, превращения веществ и энергии; ДНК, РНК, белки, АТФ |
| Клеточный | Клетка | Обмен веществ, рост, раздражимость, деление, поддержание постоянства внутренней среды; бактериальная, растительная или животная клетка |
| Организменный | Организм | Жизнедеятельность отдельной особи: питание, дыхание, выделение, размножение, развитие, регуляция |
| Популяционно-видовой | Популяция или вид | Размножение особей, изменение численности, генофонд, действие факторов среды; популяция зайцев |
| Экосистемный | Экосистема или биоценоз | Потоки энергии, круговорот веществ, связи между организмами и неживой средой; лес, озеро |
| Биосферный | Биосфера | Глобальный круговорот веществ и превращение энергии при участии всех живых организмов Земли |
В школьных заданиях могут приводиться разные перечни уровней. Иногда отдельно называют тканевый и органный уровни, а также выделяют биогеоценотический уровень. Это не противоречие: уровни можно рассматривать более подробно или объединять в крупные группы.
Уровень определяют не по названию объекта, а по масштабу рассматриваемой системы и процессу, который описан в условии. Если речь идёт о взаимодействии организма с температурой, светом, водой и другими организмами, это уже не только организменный, а экосистемный контекст.
Связь уровней: от молекулы к биосфере
Молекулярный уровень является основой всех последующих. Последовательность можно представить так: молекулы образуют клеточные структуры; клетки объединяются в ткани и органы или существуют самостоятельно; из клеток складывается организм; организмы одного вида образуют популяции; популяции разных видов вместе с абиотической средой образуют экосистемы; совокупность всех экосистем Земли составляет биосферу.
- M — Молекулы и молекулярные комплексы
- C — Клетка как основная структурно-функциональная единица
- O — Целостная особь
- P — Группы особей одного вида
- E — Организмы и среда их обитания
- B — Глобальная система жизни Земли
Связь между уровнями двусторонняя. Свойства клетки зависят от молекул, из которых она построена. В то же время совместная работа клеток создаёт новые свойства организма, которых нет у одной клетки. Например, отдельная мышечная клетка сокращается, но движение тела возникает благодаря согласованной работе многих клеток, тканей, органов и систем органов.
Эмерджентные, или возникающие, свойства — это свойства системы, которые появляются благодаря взаимодействию её частей и отсутствуют у частей по отдельности. На уровне организма это координация органов, на уровне экосистемы — круговорот веществ и устойчивость сообщества.
Биологическая система открыта для обмена веществом, энергией и информацией с окружающей средой. Поэтому нельзя полностью объяснить жизнь системы только перечислением её частей: необходимо учитывать связи между ними.
К какому уровню относится описание: «В пруду водоросли поглощают минеральные вещества, рыбы питаются организмами, а бактерии разлагают остатки»?
Что происходит на каждом уровне
- На молекулярном уровне ДНК хранит наследственную информацию, РНК участвует в её реализации, белки выполняют структурные и ферментативные функции, а АТФ обеспечивает клетку энергией.
- На клеточном уровне согласованно идут обмен веществ, синтез веществ, транспорт, деление и передача сигналов. Клетка считается элементарной единицей строения и жизнедеятельности организмов.
- На организменном уровне объединяются функции органов и систем органов. Организм поддерживает относительное постоянство внутренней среды — гомеостаз — и взаимодействует с внешней средой.
- На популяционно-видовом уровне изучают численность, возрастной и половой состав, генофонд, рождаемость, смертность и приспособление популяции. Популяция является элементарной единицей эволюции.
- На экосистемном уровне рассматривают пищевые цепи, конкуренцию, хищничество, симбиоз, поток энергии и круговорот веществ. Экосистема включает живую часть и факторы неживой природы.
- На биосферном уровне объединяются все экосистемы. Здесь происходят глобальные круговороты воды, углерода, азота и других веществ, а живое вещество влияет на состав атмосферы, гидросферы и верхних слоёв литосферы.
Не следует смешивать популяцию и сообщество. Популяция — особи одного вида, например все караси одного озера. Сообщество включает популяции разных видов. Вопросы о популяции связаны с популяцией как единицей вида, а вопросы о взаимодействии всех организмов с водой, почвой и климатом — с экосистемой.
Разбор задания на определение уровня
Рассмотрим типичную ситуацию: «В клетках листа хлорофилл поглощает свет, благодаря чему синтезируется органическое вещество. Лист использует его для роста растения, а растение служит пищей насекомым». Нужно определить уровни, представленные в описании.
Ищем в условии объекты и процессы, а затем соотносим их с уровнями.
Показать решение Решение
Ответ: в условии прямо представлены молекулярный, клеточный и организменный уровни. Последняя часть указывает на межорганизменную связь; если дополнительно названы почва, вода, свет или температура, ответ следует расширить до экосистемного уровня.
1. Считать любой вопрос о клетке молекулярным: клетка — это клеточный уровень, даже если в ней происходят химические реакции. 2. Называть биосферным любое описание природы: биосферный уровень требует глобального, планетарного масштаба. 3. Путать популяцию с видом: популяция занимает определённую территорию и состоит из особей одного вида; вид включает множество популяций. 4. Забывать о неживой среде: экосистема — это не только сообщество организмов.
Подчеркните в условии существительные: «ДНК», «клетка», «организм», «популяция», «лес», «биосфера». Затем найдите глагол: «синтезирует» указывает на молекулярно-клеточный уровень, «размножается» — на организменный или популяционный, «взаимодействуют и круговорот» — на экосистемный.
Проверка усвоения
Quick-test
Главное
- Живое организовано иерархически: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный и биосферный уровни.
- Каждый следующий уровень включает объекты нижнего уровня, но имеет собственные возникающие свойства.
- Клетка — элементарная единица клеточного уровня, организм — организменного, популяция — популяционно-видового, экосистема — экосистемного.
- Экосистема включает организмы и неживую среду; биосфера объединяет все экосистемы Земли.
- Уровень определяют по масштабу системы и процессу, описанному в условии.