Живые организмы - удивительные системы, способные к саморегуляции и адаптации. Давайте разберемся, почему их называют открытыми биосистемами и что это говорит о самой природе жизни.
Основные признаки открытых биосистем
Для начала давайте определим, что такое открытые и закрытые системы. Открытые системы - это такие системы, которые активно взаимодействуют с окружающей средой, осуществляя с ней обмен веществом, энергией и информацией. Закрытые системы, напротив, изолированы от внешней среды и не осуществляют с ней активного обмена.
Какие же процессы демонстрируют, что живые организмы являются открытыми системами?
- Потребление веществ и энергии извне в виде пищи, воды и кислорода
- Выделение продуктов жизнедеятельности (углекислый газ, мочевина)
- Обмен информацией с внешней средой при помощи органов чувств
К примерам открытых биосистем в природе относятся:
- Растения
- Животные
- Грибы
- Простейшие
Живые организмы не являются замкнутыми, изолированными системами - они постоянно осуществляют активный обмен веществом и энергией с окружающей средой, что и дает ответ на вопрос, почему живые организмы называют открытыми системами.
Уровни организации живых систем
Почему живые организмы относят к открытым биосистемам? Это вопрос непростой. Ведь живые организмы бывают совершенно разных уровней организации: от отдельных клеток до сложных многоклеточных существ. Давайте разберемся с их особенностями.
Начнем с самого простого уровня - биосистемы "клетка". Она имеет определенную структуру и состоит из ядра, цитоплазмы, органоидов. В клетке протекают такие процессы как деление, биосинтез белков, дыхание. Регуляция всех процессов жизнедеятельности клетки идет за счет изменения концентрации ионов и веществ в цитоплазме при взаимодействии с внешней средой. То есть даже на уровне отдельной клетки мы видим ее открытость.
Более высокий уровень организации - это биосистема "организм". Здесь уже имеет место объединение клеток в ткани и органы, выполняющие определенные функции, необходимые для поддержания жизнедеятельности всего организма. У многоклеточных организмов появляются нервная и гуморальная регуляция физиологических процессов с помощью биологически активных веществ - гормонов и нейромедиаторов.
| Биосистема | "Клетка" | "Организм" |
| Структура | Ядро, органоиды, цитоплазма | Клетки, ткани, органы |
| Функции | Обмен веществ, биосинтез, деление | Пищеварение, дыхание, размножение |
| Регуляция | Изменение ионного состава цитоплазмы | Гормоны, нервная система |
Примеры одноклеточных и многоклеточных организмов
Рассмотрим несколько конкретных примеров организмов разных уровней организации.
К одноклеточным организмам относятся, например, бактерии и дрожжи. У них вся жизнедеятельность замыкается в пределах одной клетки. Такие организмы также относят к открытым биосистемам, поскольку активно поглощают питательные вещества из окружающей среды и выводят продукты обмена.
К многоклеточным организмам относятся растения, животные, грибы и человек. Здесь уже есть четкое разделение функций между различными клетками и тканями. Но опять же, все эти организмы не могут существовать изолированно от внешней среды, поэтому тоже являются открытыми системами.
Рекомендации по изучению биосистем разного уровня
Чтобы лучше понять особенности устройства и функционирования живых биологических систем, можно дать несколько рекомендаций.
- Изучить строение клеток под микроскопом
- Провести опыты по изучению процессов жизнедеятельности одноклеточных организмов
- Рассмотреть схемы и модели, демонстрирующие структуру тканей и органов многоклеточных организмов
Важность обменных процессов для жизни
Итак, мы выяснили, почему живые организмы считают открытыми системами. А зачем им это нужно и почему так важен активный обмен веществом и энергией с окружающей средой?
Все дело в том, что обмен веществ - это неотъемлемое условие существование всех живых организмов. Питательные вещества используются клетками для получения энергии, биосинтеза, роста и размножения. А накапливающиеся отходы необходимо удалять. Именно поэтому жизнь невозможна в замкнутой, изолированной системе.
