Методи біологічних досліджень. Рівні організації живої природи

Методи біологічних досліджень. Рівні організації живої природи. Біологічні системи та їхні основні типи. Функціональні властивості й функції живого. Рівні організації життя біологічних систем та їхні характерні ознаки. Методи досліджень в біології

Основними біологічними системами є клітина, організм, популяція, вид, екосистема, біогеоценоз, біосфера.

Основні властивості живого1. Єдність хімічного складу. До складу всіх живих організмів входять ті ж хімічні елементи, які містяться й у неживій матерії. Однак їх співвідношення в живому й неживому різне. Так, у живих організмах набагато більша частина хімічного складу (98 %) припадає на чотири елементи: вуглець, водень, кисень та азот. Крім того, усі живі організми побудовані з особливих речовин — макромолекул, які відсутні в неживій матерії. Основними серед них є такі: білки, нуклеїнові кислоти й АТФ (аденозинтрифосфорна кислота), вуглеводи й ліпіди. Дискретність (латин, discretus — переривчастий, тобто складається з окремих частин) і цілісність – дві фундаментальні загальні властивості організації життя на Землі. Ця властивість полягає в тому, що будь-яка жива система (клітина, організм, популяція, вид, біогеоценоз) складається з окремих, але взаємозалежних і взаємодіючих частин, що утворюють структурно-функціональну єдність, тому вона являє собою єдине ціле. 3. Складність і високий ступінь організації. Живі системи складаються з величезної кількості складних молекул і структур, що зумовлює їх ускладнену внутрішню будову. При цьому будь-яка частина організму має спеціальне призначення й здатна виконувати певні функції. Усе це забезпечує складність і високий ступінь організації живої системи в цілому.

4. Обмін речовин і перетворення енергії. Жива система являє собою відкриту систему, оскільки через неї проходять потоки речовин та енергії. Щодо енергії, то живі організми мають здатність видобувати, перетворювати й використовувати енергію навколишнього середовища — або у формі органічних поживних речовин, або у вигляді енергії сонячного випромінювання. Завдяки речовинам та енергії, що надходять з навколишнього середовища, організми та їх складові — органи й структури — здатні здійснювати різні функції. У результаті своєї життєдіяльності вони повертають у зовнішнє середовище продукти розпаду й перетворену енергію у вигляді тепла. Усе це і становить сутність обміну речовин і перетворення енергії в живих організмах.5. Саморегулювання. Властивість саморегулювання означає здатність живих організмів підтримувати сталість свого хімічного складу в нескінченно мінливих умовах середовища існування, використовуючи певні системи регулювання як на клітинному рівні, так і на рівні всього організму.

6. Самовідтворення. Це найбільш універсальна властивість живого, яка забезпечує здатність до розмноження. Саме завдяки цій властивості батьківські особини з покоління в покоління відтворюють подібне собі потомство (аксіома Вейсмана), завдяки чому життя виду не припиняється. В основі самовідтворення лежить процес реплікації, тобто синтезу ДНК-молекули, яка зберігає спадкову інформацію, на основі матричного принципу (аксіома Кольцова). Цей принцип виявляється в точності копіювання порівняно стабільної молекули ДНК, що забезпечує можливість ідентичного самовідтворення (явище спадковості).7. Конваріантна редуплікація. Самовідтворення в живих організмах відбувається не як механічне повторення, а як відтворення з внесенням змін (аксіома Ч. Дарвіна). Неминучість таких змін випливає з фізико-хімічних властивостей молекули ДНК. Будь-якій молекулі, особливо досить складній, а такою і є молекула ДНК, властивий лише відносний, тобто обмежений ступінь стабільності. Час від часу вона зазнає структурних змін унаслідок руху атомів і молекул. Якщо ці зміни не призводять до летального результату, вони багаторазово підсилюються (аксіома Тимофєєва-Ресовського) і потім передаються спадково в результаті самовідтворення за матричним принципом. Конваріантна редуплікація означає можливість спадкової передачі дискретних відхилень від вихідного стану, тобто генетичних змін (явище мінливості).

8. Здатність до росту та індивідуального розвитку. Дана властивість притаманна всім живим організмам. Ріст — збільшення маси й розмірів особини. При цьому зберігаються окремі риси будови, властиві даному виду. Ріст супроводжується розвитком. Індивідуальний розвиток (онтогенез) — уся сукупність перетворень особини з моменту зародження до кінця життя, у процесі яких виникає конкретний якісний стан організму.9. Подразливість і здатність специфічно реагувати на зміни зовнішнього середовища. Подразливість є істотною властивістю всього живого. Вона пов’язана з передаванням інформації із зовнішнього середовища живим організмам й виявляється в їхніх реакціях на зовнішні впливи. Завдяки властивості подразливості живі організми вибірково реагують на зовнішні впливи відповідно до своїх спадкових особливостей.

10. Пристосованість до середовища існування. Беручи до уваги те, що живі організми специфічно реагують на зміни зовнішнього середовища, зрозуміло, що вони можуть до нього пристосовуватися. Особливості будови, функцій і поведінки даного організму, які відповідають його способу життя й здатності до відтворення в даних умовах середовища, називаються адаптаціями (пристосуваннями).11. Здатність до історичного розвитку (філогенезу). Цей процес називається еволюцією. Історичний розвиток супроводжується утворенням нових видів, їх пристосуванням до середовища й прогресивним ускладненням життя. Усе це відбувається шляхом дії природного добору (аксіома Ч. Дарвіна). У процесі еволюції виникла вся різноманітність живих організмів, пристосованих до умов існування.