Пирамида уровней организации жизни на Земле: от атомов до биосферы

Если посмотреть на пирамиду, можно заметить, что ее широкое основание постепенно сужается к вершине. То же самое справедливо и для организации жизни на Земле. В основе этой иерархической структуры находится наиболее обширный уровень организации — биосфера. По мере сужения пирамиды, уровни становятся менее содержательными и более конкретными. Рассмотрим эту иерархическую структуру для организации жизни, начиная с биосферы у основания и к атому на вершине.

Уровни

Первый уровень в структурной организации живой материи молекулярный. Молекулы – мельчайшей частицы вещества, состоящей из атомов. Молекулы не являются живыми системами в отличии от клетки. К наукам, изучающим живое на молекулярном уровне, относятся биохимия и молекулярная биология. В живых телах молекулы образуют клетки, из которых в многоклеточных организмах строятся ткани и органы. Организмы, взаимодействуя между собой, образуют более сложные надорганизменные уровни. Наивысшим уровнем организации живой материи на Земле является биосфера. Подробное описание уровней организации живой природы представлено в таблице.

Уровень	Элементы системы	Процессы
Молекулярный (молекулярно-генетический)	Атомы и ионы, молекулы органических и неорганических соединений, биополимеры – ДНК, РНК, белки, полисахариды.	Обмен веществ и превращение энергии, передача генетической информации.
Клеточный	Органоиды (органеллы) клетки, комплексы химических соединений.	Синтез и распад органических соединений, транспорт химических веществ, рост и размножение, раздражимость.
Тканевый	Специфичные клетки, межклеточное вещество.	Специализация клеток и выполнение ими соответствующих функций.
Органный	Разнотипные ткани, образующие органы.	Работа органов в зависимости от назначения: движение, газообмен, возбудимость, пищеварение и т.д.
Организменный (онтогенетический)	Системы органов, образующие многоклеточный организм – отдельную функциональную структуру животного или растительного происхождения. У одноклеточных организмов уровень совпадает с клеточным.	Наследственность, изменчивость, саморегуляция, рост и развитие, размножение.
Популяционно-видовой	Группы особей одного вида, объединённые в популяции. Несут единый генофонд, выделяются одинаковыми морфологическими и поведенческими признаками, занимают определённый ареал.	На уровне популяций начинаются эволюционные процессы: естественный отбор, борьба за существование (взаимодействие особей между собой и с окружающей средой), адаптация к изменяющимся условиями др.
Биогеоценотический (экосистемный)	Популяции разных видов, факторы среды	Круговорот веществ и поток энергии
Биосферный	Биогеоценозы, деятельность человека (ноосфера)	Биогенная миграция атомов, воздействие человека на биосферу.

Рис. 1. Уровни организации.

Каждый уровень организации имеет свои закономерности. Для изучения отдельного уровня выделены специализированные направления биологии. Например, начальный уровень изучают молекулярная биология и биохимия, клетку исследует цитология, ткани – гистология, популяции и их взаимодействие с окружающей средой – экология.

Иерархическая структура жизни

Биосфера

Биосфера включает в себя все биомы Земли и всех живых организмов. Она представляет собой область на поверхности, а также ниже поверхности планеты и в атмосфере, где присутствует жизнь.

Биом

Биомы охватывают все экосистемы Земли. Их выделяют на основе схожих климатических условий, а также разнообразия растительного и животного мира. Биомы разделяются на наземные и водные. Организмы в каждом биоме адаптировались для жизни в их конкретной среде обитания.

Экосистема

Экосистема предполагает взаимодействие между живыми организмами и окружающей их средой. Она включает биотические и абиотические компоненты. Экосистема содержит множество разных типов сообществ. Например, экстремофилы — это организмы, которые процветают в экстремальных экосистемах, таких как соленые озера, гидротермальные отверстия и желудки других организмов.

Сообщество

Сообщества — это совокупность разных популяций в определенной географической области. От животных и растений до бактерий и грибов сообщества включают живых организмов в окружающей среде. Различные популяции взаимодействуют и влияют друг на друга в конкретном сообществе. Поток энергии ориентирован на пищевые сети и пищевые цепи в сообществе.

Популяция

Популяции — это группы организмов одного и того же вида, живущие в определенной местности. Размер популяции (количество организмов) может увеличиваться или сокращаться в зависимости от ряда факторов окружающей среды. Популяция может быть представлена видом растений, животных или колоний бактерий.

Организм

Живой организм — это отдельная особь определенного вида, которая имеет основные признаки жизни. Живые организмы способны расти, питаться, развиваться и размножаться. Выживание сложных организмов, включая людей, зависит от налаженной работы всех органов.

Система органов

Система органов представляет собой группу органов в организме. Некоторыми примерами выступают: пищеварительные, нервные, опорно-двигательные и репродуктивные системы, которые функционируют вместе, чтобы поддерживать жизнь организма. Например, питательные вещества, полученные пищеварительной системой, распределяются по всему телу с помощью кровеносной системы. Аналогично, кровеносная система распределяет кислород, который поглощается дыхательной системой.

Орган

Орган — это самостоятельная часть тела организма, которая выполняет определенные функции. Органами животных выступают: сердце, легкие, почки, кожа, уши и др. Органы состоят из различных типов тканей, сгруппированных для выполнения конкретных задач. Например, мозг состоит из нескольких различных типов, включая нервные и соединительные ткани.

Ткань

Ткани представляют собой группы клеток с общей структурой и функциями. Ткань животных можно сгруппировать в четыре вида: эпителиальную, соединительную, мышечную и нервную. Ткани группируются вместе, образуя органы.

Клетка

Клетки — это простейшая форма живых единиц. Процессы, происходящие внутри тела, выполняются на клеточном уровне. Например, когда вы двигаете ногу, именно нервные клетки должны передавать эти сигналы из вашего мозга в мышечные клетки вашей ноги. Существует множество различных типов клеток в организме, включая клетки крови, жировые клетки и стволовые клетки. Клетки различных категорий организмов включают растительные клетки, клетки животных и бактериальные клетки.

Органеллы

Клетки содержат крошечные структуры, называемые органеллами, которые отвечают за все, от размещения ДНК клетки до энергии. В отличие от органелл в прокариотических клетках, органеллы в эукариотических клетках часто заключены в мембрану. Примеры органелл включают ядро, митохондрии, рибосомы и хлоропласты.

Молекула

Молекулы состоят из атомов и представляют собой наименьшие единицы соединения. Молекулы могут быть расположены в больших молекулярных структурах, таких как хромосомы, белки и липиды. Некоторые из этих больших биологических молекул могут быть сгруппированы вместе, чтобы стать органеллами, которые составляют клетки организма.

Атом

Наконец, есть крошечный атом. Для просмотра этих единиц материи требуются очень мощные микроскопы. Элементы, такие как углерод, кислород и водород, состоят из атомов. Атомы, связанные вместе, образуют молекулы. Например, молекула воды состоит из двух атомов водорода, связанных с атомом кислорода. Атомы представляют собой наименьшую и наиболее определенную единицу этой иерархической структуры.

Не нашли, то что искали? Используйте форму поиска по сайту

Понравилась статья? Оставь комментарий и поделись с друзьями

Живая материя: базовые уровни организации

Как можно систематизировать все живое?

• Биосферный (биосфера, ноосфера и прочее).
• Биогеоценотический (биогеоценозы, популяции).
• Популяционный (пищевые цепи, популяции как отдельные явления).
• Организменный (организмы по одному и группы).
• Тканевый (флоэма, нервная ткань и т.д.).
• Клеточный (это могут быть самостоятельные одноклеточные организмы или клетка растительное/животное).
• Молекулярный (гормоны, жиры, неорганика).

Экология детально изучает более высокие уровни организации – биосферный и биогеоценотический. Терминологический аппарат находит применение не только в экологии, но и в других биологических дисциплинах.

Чем сложнее схема, тем больше уровней входит в её состав. Даже молекулу можно изучить с разных углов как группировку элементов. В каждом уровне можно построить свою иерархию, где будет прослеживаться иерархическая схема объектов. Так, иерархия генов четко прослеживается в геноме.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

С помощью более низких уровней можно описать новый уровень в иерархии. Моделируем ситуацию: необходимо описать организм, это можно сделать через призму атомного, молекулярного, клеточного, тканевого и других уровней. На каждом уровне иерархии формируются новые функции, которые необходимы для обеспечения жизнедеятельности. Воспользоваться новыми свойствами (функциями), не могут объекты нижнего уровня.

Учение Вернадского

Знаменитый ученый В.И. Вернадский разработал учения о биосфере и ноосфере. Исследования в этой области датируются 1926 годом. Что такое биосфера? Она представляет собой оболочку земного шара, где существует или существовала жизнь. С одной стороны, в ней преобразуется солнечная энергия, а с другой – накапливаются органические вещества.

По сути, биосфера формируется в результате взаимодействия живой и не живой природы. Именно живое вещество способствует миграции и превращению химических элементов на планете. Экосистемы представляют собой элементарные единицы биосферы. Таким образом, на ограниченном участке территории живые организмы взаимодействуют с окружающей средой.

Ключевые компоненты биосферы:

• Живое вещество (биомасса, все живые организмы).
• Биогенное вещество (все то что создано живым веществом).
• Биокосное вещество (продукт взаимодействия живого с неживой природы).

Живая и неживая природа

Существуют различные классификации живых организмов, но все они способны к размножению, способны развиваться и расти, реагируют на раздражители. Что такое человек? Это многоклеточное животное, клетки которого дифференцируются на ткани и органы.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Решение задач Контрольные работы Эссе

Классификация живых организмов по экологическим функциям:

• Продуценты (синтезируют органические вещества из неорганических).
• Консументы (одни органические вещества превращают в другие).
• Редуценты (обеспечиваю разложения органических веществ до неорганических).

Только благодаря изучению живых организмов, их функции и ключевые особенности можно достичь понимания экологических законов. Живые организмы не только функционируют, но и выполняют определенные экологические функции. Управлять механизмами преобразования энергии и вещества можно только при условии их глубокого понимания.

Одноклеточные и многоклеточные

Все организмы по своей структуре делятся на два типа:

• одноклеточные – состоят из одной клетки;
• многоклеточные – состоят из множества взаимосвязанных клеток.

Одноклеточные организмы ограничены оболочкой, под которой находится цитоплазма с органоидами – функциональными частицами клеток. Одноклеточные организмы схожи по строению и функциям с клетками многоклеточных организмов. Однако могут самостоятельно существовать, выполняя функции целого организма.

Представители одноклеточных организмов:

ТОП-1 статьякоторые читают вместе с этой

• 1. Свойства живого

• растения (эукариоты) – хламидомонада, хлорелла, эвглена зеленая;
• животные (эукариоты) – амёба, инфузории;
• грибы (эукариоты) – дрожжи;
• бактерии (прокариоты) – кишечная палочка, кокки.

Рис. 2. Одноклеточные организмы.

Многоклеточные – более сложно организованные организмы. Наиболее примитивные – губки, самые сложные – млекопитающие.

Рис. 3. Многоклеточные организмы.

В отличие от одноклеточных многоклеточные организмы имеют больше уровней организации. Клетки в многоклеточном организме специализированы и выполняют определенные функции, образуя ткани и органы. Однако вне зависимости от сложности строения все организмы взаимодействуют с окружающей средой и являются частью более сложных уровней организации живой материи (популяций, экосистем, биосферы).

Свойства организмов

Всех представителей биосферы (одноклеточных и многоклеточных) объединяют свойства живых организмов:

• размножение;
• обмен веществ;
• зависимость от энергии;
• рост;
• развитие;
• раздражимость;
• наследственность;
• изменчивость.

Кроме того, живые организмы имеют единый химический состав. Основные элементы живой материи – азот, кислород, углерод, водород. Из них формируются белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Татьяна Кувшинова

  10/10

• Елена Алчина

  10/10

• Михаил Ларин

  9/10

• Юлия Шахмина

  9/10

• Елена Шарипова

  9/10

• Георгий Альварес-Солер

  10/10

• Вадим Филимонов

  10/10

• Нафиса Мухлисова

  8/10

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 1550.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...