Знакомство с процессами жизни, протекающими на разных уровнях ее организации, помогло представить процесс эволюции живой материи: от элементарных первичных организмов на Земле до богатой и разнообразной жизни, воплощенной в биосистемах разных уровней сложности.
Изучение отдельных структурных уровней организации живого позволяет представить в интегрированном виде, как протекали и протекают в настоящее время на Земле процессы развития и эволюции жизни от простых дискретных структур – элементарных биохимических систем – до биосистем организмов, а от них до биосистем популяций и видов и, наконец, до надвидовых биосистем – биогеоценозов и биосферы.
Жизнь на Земле возникла и может существовать только в виде живых систем (биосистем). Фундаментальным признаком биосистем является их способность к самовоспроизведению. Причем воспроизводятся не только клетка от клетки («Omnis cellula ex cellula»), как постулировали Р. Вирхов, Л. Пастер и другие биологи, но и организм от организма, популяция от популяции, вид от вида и, хотя и не совсем идентично, – биогеоценоз от биогеоценоза. В этом свойстве живого проявляется непрерывность и преемственность, бесконечное самоподдержание жизни в ее развитии и многообразии.
Биоразнообразие на Земле
История Земли и многообразие условий обитания на ней определили уникальнейшее свойство материи – жизнь, а процессы эволюции и естественный отбор создали огромнейшее по размаху биологическое разнообразие живой материи: видовое (систематическое), генетическое (биохимическое), экологическое, географическое, социально-этологическое (от греч. ethos – характер, нрав, поведение) и структурно-уровневое.
Видовое биоразнообразие, называемое часто таксономическим или систематическим разнообразием, отражает родственный характер жизни. Это богатство живой природы, классифицированное систематикой в различные группы в виде империи, надцарств, царств, типов, семейств, родов и видов с популяциями, свидетельствует о непрерывности живого населения планеты (благодаря процессу размножения), его дискретности и развитии в процессе эволюции от простого к сложному.
Генетическое биоразнообразие представляет природное разнообразие живого, возникшее естественным путем и созданное человеком в виде культурной флоры и фауны.
Экологическое биоразнообразие отражает многообразие жизни в разных средах обитания и ее различное функциональное участие в природе. Это жизненные формы, экологические и трофические группы организмов, экологические ниши, гидробионты, аэробионты, симбионты, автотрофы, гетеротрофы и др.
Географическое биоразнообразие отражает закономерности распределения живых форм по земному шару в соответствии с зональными и геоморфологическими особенностями планеты.
Социально-этологическое биоразнообразие характеризует образ жизни организмов, их поведение при совместном обитании в биогеоценозах. Структурно-уровневое биоразнообразие являет природу в виде разных структурных уровней организации жизни.
Структурные уровни живого
Структурно-уровневое биоразнообразие представлено биосистемами, качественно различающимися между собой по степени (уровню) их сложности.
Структурные уровни организации жизни: 1 – молекулярный; 2 – клеточный; 3 – организменный; 4 – популяционно-видовой; 5 – биогеоценотический; 6 – биосферный
Понятие «уровень» предполагает, что в развитии природных объектов существуют некие «высокие» ступени относительно «низких». Подчиненность менее высоких ступеней организованности более высоким часто выражают термином «иерархичность». Вместе с тем понятие «уровень» служит для выражения специфических законов, свойственных различным системам, качественно отличающимся друг от друга. Разные структурные уровни различают и среди систем неживой природы.
Согласно теории структурных уровней организации природы материя в процессе эволюции последовательно проходит все более высокие порядки (уровни) сложности и интеграции систем. При этом каждый уровень отличается целостностью, своеобразием свойств и явлений, особой структурой этой целостности, величиной охвата элементов, особым функционированием в природе.
Свойства и явления систем отдельных уровней возникают как результат слияния и взаимодействия, как следствие свойств частей систем предыдущих уровней. Системное объединение таких уровней (как элементов) формирует новые структурно-функциональные особенности более сложных систем. Притом каждая последующая ступень в организации системы, интегрируя в себе типы связей и свойств предыдущих уровней, видоизменяет их и в результате становится более сложной по структуре и по действию. То, что раньше было относительно самостоятельным целым, превращается в части, компоненты более высокого уровня. Отношения между ними создают новые свойства новой системы. Поэтому любой структурный уровень характеризуется как неделимое целое, а его особенности и значение рассматриваются через призму этого целого.
Все сказанное относится и к живым системам – биосистемам.
Все уровни живой материи как неделимые целостные природные объекты представляют собой биосистемы разной степени сложности.
Все уровни жизни возникли фактически одновременно с появлением первых живых организмов. С тех пор, после выхода организмов из водной среды на сушу, разнообразие биосистем усложнилось, появились надорганизменные и многовидовые формы. Благодаря естественному отбору сложилась определенная иерархия биосистем, обеспечивающая взаимообусловленность, целостность и устойчивость органического мира.
Любой структурный уровень организации живой материи – это непрерывно развертывающийся в пространстве и во времени процесс протекания жизни. Распределение живой материи по определенным уровням ее организации является условным, хотя и отражает объективную реальность.
Рассмотрение предметов и явлений с позиции разных уровней организации природы – важнейшее естественнонаучное и философское обобщение XX века. Известно, что неоднозначность проявления жизни разной степени сложности отмечали и учитывали в своих исследованиях многие видные натуралисты еще в XIX веке (К.Ф. Рулье, 1850; Ч. Дарвин, 1859; К. Мебиус, 1877 и др.). Однако философское обоснование своеобразия сущности отдельных уровней организации жизни осуществлено лишь в середине XX века.
Одними из основателей концепции о структурных уровнях существования материи считаются американские философы, сформулировавшие понятие структурных уровней, характеризуя их как особые классы сложности. В частности, Р.В. Селларс в ряде статей писал, что материи свойственны особые образования – ступени, уровни (levels), каждый из которых характеризуется особыми качествами, своеобразными законами, определенной степенью сложности, и что каждый предыдуи1ий уровень относится к последующему как часть к целому.
Позднее эти идеи были развиты в теорию «интегративных уровней организации материи». Ее авторы – американские биологи и экологи Р. Джерард, А. Эмерсон, В. Олли, О. Парк (1942) и А.Б. Новиков (1945). Последний особенно четко изложил сущность положений этой теории. С конца 50-х годов XX века в разработку теории основных структурных уровней развития биосистем большой вклад внесли ученые нашей страны – В.И. Кремянский, М.Ф. Веденов, К.М. Завадский, В.Н. Сукачев, И.И. Шмальгаузен, Б.М. Кедров, Е.М. Лавренко, Н.П. Наумов и др.
Существенным отличием живых систем от неживых является их охваченность эволюционным процессом, непрерывно создающим новые формы жизни. Многообразие форм жизни и их многофункциональность определяет основу устойчивого круговорота веществ и направленных потоков энергии. В этом специфика живой материи и залог устойчивости биосферы как уникальной биосистемы планеты Земля. Важно только, чтобы человек, человечество не нарушили природные связи и взаимодействия структурных компонентов биосистем различных уровней организации.
