Біологія

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИТТЯ. РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИВОГО. ЛЮДИНА В СИСТЕМІ ПРИРОДИ

1. Життя як космічне і природне явище.
2. Клітинна та неклітинна форми органічного світу.
3. Основні властивості життя: обмін речовин та енергії, здатність протистояти наростанню ентропії, подразливість, самооновлення, саморегуляція, самовідтворення, спадковість і мінливість, ріст та розвиток, дискретність і цілісність.
4. Стратегія життя: стійка здатність до передавання інформації та її реалізації, адаптація до умов навколишнього середовища, поступальний розвиток.
5. Еволюційно зумовлені структурні рівні організації життя: молекулярно-генетичний, клітинний, онтогенетичний (організмовий), популяційно-видовий, біогеоценотичний, біосферний; елементарні структури рівнів та основні біологічні явища, що їх характеризують. Значення уявлень про рівні організації живого для медицини.
6. Особливе місце людини в системі органічного світу. Співвідношення фізико-хімічних, біологічних і соціальних явищ у життєдіяльності людини.

1.1.1 Життя як космічне і природне явище

Життя як біологічна форма руху матерії - найбільш складна форма Всесвіту. Воно існує на космічному тілі - планеті Земля впродовж тривалого історичного періоду. Одним з перших вчених, який з'ясував основи планетарно-космічної організації життя, був видатний вітчизняний дослідник Володимир Іванович Вернадський.

За різними оцінками, вік Землі близько 4,5 млрд. років. Життя на Землі триває близько 4 млрд. років. Таким чином, становлення нашої планети і виникнення на ній життя в космічних вимірах часу відбувалося майже одночасно. Вочевидь, подальша еволюція систем проходила за їх тісної взаємодії й мала взаємозумовлений характер. Біолог і геохімік В. І. Вернадський глибоко усвідомив це явище. Він створив нову галузь знань - науку про Землю. Ця наука поєднує геологію, геохімію і гідрохімію, ґрунтознавство, географію і, звичайно, біологію. Принципово новий підхід полягав у тому, що вчений об'єднав біоту - живу речовину, і сферу її існування - косну речовину, в єдине ціле - біосферу, живу оболонку Землі.

Жива речовина становить всю сукупність живих організмів планети, що існують у даний момент, незалежно від систематики. Вона біохімічно надзвичайно активна і пов'язана з неживою природою неперервними біогенними потоками атомів і молекул під час реалізації своїх головних функцій - живлення, дихання, виділення, розмноження. Жива речовина набула та вдосконалила унікальну здатність сприймати, акумулювати і трансформувати космічну енергію Сонця. Таким чином, впродовж еволюції Землі виник потужний фактор, що визначив хід наступних глобальних перебудов її поверхні. Як зазначав В. І. Вернадський, Земля на сучасному історичному етапі - її ландшафти, газовий склад атмосфери, хімізм океанів - це результат роботи живої речовини. Вона надала планеті унікальності не лише в масштабах Сонячної системи, але, ймовірно, і галактики. У максимальному наближенні життя - це глобальна планетарна самовпорядкована, енергетично та інформаційно відкрита система, що являє собою велике розмаїття форм єдиної у фізико-хімічному відношенні живої речовини.

1.1.2 Клітинна та неклітинна форми органічного світу

У всьому розмаїтті органічного світу можна виділити дві форми - неклітинну і клітинну.

Неклітинні форми органічного світу. До неклітинних належать віруси, які утворюють групу Віра (Vira). Віруси проявляють життєдіяльність тільки у стадії внутрішньоклітинного паразитизму.

Дуже малі розміри дозволяють їм легко проходити крізь будь-які фільтри, у тому числі каолінові, з найдрібнішими порами, тому спочатку їх називали фільтрівними вірусами. Існування вірусів було доведено в 1892 р. російським ботаніком Д. І. Івановським (1864-1920), але побачили їх багато пізніше. Більшість вірусів субмікроскопічних розмірів, тому для вивчення їхньої будови користуються електронним мікроскопом. Найдрібніші віруси - наприклад, збудник ящуру - ненабагато перевищують розміри молекули яєчного білка, проте зустрічаються і такі віруси (збудник віспи), які можна бачити у світловий мікроскоп.

Зрілі частинки вірусів - віріони, або віроспори, складаються з білкової оболонки і нуклеокапсиду, в якому зосереджений генетичний матеріал - нуклеїнова кислота. Одні віруси містять дезоксирибонуклеїнову кислоту (ДНК), інші - рибонуклеїнову (РНК).

На стадії віроспори ніяких проявів життя не спостерігається. Тому немає єдиної думки, чи можна віруси на цій стадії вважати живими. Деякі віруси можуть утворювати кристали подібно до неживих речовин, проте, коли вони проникають у клітини чутливих до них організмів, то виявляють всі ознаки живого.

Таким чином, у формі вірусів проявляється ніби "перехідний міст", що зв'язує в єдине ціле світ організмів і неживі органічні речовини. Вірус являє собою діалектичну єдність живого і неживого: поза клітиною це речовина, у клітині це істота, тобто він одночасно і нежива речовина, і жива істота. Віроспора - лише одна із стадій існування вірусу. У житті вірусів можна виділити такі етапи: прикріплення вірусу до клітини, вторгнення в неї, латентну стадію, утворення нового покоління вірусів, вихід віроспор. У період латентної стадії вірус ніби зникає.

Його не вдається побачити або виділити з клітини, але в цей період вся клітина синтезує необхідні для вірусу білки і нуклеїнові кислоти, в результаті чого утворюється нове покоління віроспор.

Описано сотні вірусів, які викликають захворювання у рослин, тварин і людини. До вірусних хвороб людини відносять сказ, віспу, тайговий енцефаліт, грип, епідемічний паротит, кір, СНІД та ін.

Віруси, які пристосувалися до паразитування у клітині бактерій, називаються фагами. За своєю будовою фаги складніші від вірусів, що паразитують у клітинах рослин і тварин. Багато фагів мають пуголовкоподібну форму, складаються з головки і хвоста. Внутрішній вміст фага - це переважно ДНК, а білковий компонент зосереджений в основному у так званій оболонці. Фаги проникаючи у певні види бактерій, розмножуються і викликають розчинення (лізис) бактеріальної клітини.

Іноді проникання фагів у клітину не супроводжується лізисом бактерії, а ДНК фага включається у спадкові структури бактерії і передається її нащадкам. Це може продовжуватися впродовж багатьох поколінь бактеріальної клітини, яка сприйняла фаг. Такі бактерії називають лізогенними. Під впливом зовнішніх факторів, особливо іонізуючого випромінювання, фаг у лізогенних бактеріях починає проявляти себе, і бактерії зазнають лізису, їх використовують для вивчення явищ спадковості на мопекулярному рівні.

Походження вірусів не з'ясоване. Одні вважають їх первинно примітивними організмами, які є основою життя. Інші схиляються до думки, що віруси походять від організмів, які мали більш високий ступінь організації, але дуже спростилися у зв'язку з паразитичним способом життя. Очевидно, у їхній еволюції мала місце загальна дегенерація, що призвела до біологічного прогресу. Нарешті, існує і третя точка зору: віруси - група генів або фрагментів інших клітинних структур, які набули автономності.

Клітинні форми життя. Основну масу живих істот складають організми, які мають клітинну будову. У процесі еволюції органічного світу клітина набула властивостей елементарної системи, в якій можливий прояв усіх закономірностей, що характеризують життя.

Клітинні організми поділяють на дві категорії: ті, що не мають типового ядра - доядерні, або прокаріоти (Procaryota), та ті, які мають ядро - ядерні, або еукаріоти (Eucaryota).

До прокаріотів належать бактерії та синьозелені водорості, до еукаріотів - більшість рослин, гриби і тварини. Встановлено, що різниця між одноклітинними прокаріотами й еукаріотами більш суттєва, ніж між одноклітинними еукаріотами та вищими рослинами і тваринами.

Прокаріоти - доядерні організми, які не мають типового ядра, оточеного ядерною оболонкою. Генетичний матеріал представлений генофором - ниткою ДНК, яка утворює кільце. Ця нитка не набула ще складної будови, що характерно для хромосом, у ній немає білків-гістонів. Поділ клітини простий, але йому передує процес реплікації. У клітині прокаріотів відсутні мітохондрії, центріолі, пластиди, розвинена система мембран. Із організмів, що мають клітинну будову, найбільш примітивні мікоплазми. Це подібні до бактерій організми, що ведуть паразитичний або сапрофітний спосіб життя. За розмірами мікоплазми наближаються до вірусів. На відміну від вірусів, у яких процеси життєдіяльності відбуваються тільки після проникнення у клітину, мікоплазми здатні жити, як і інші організми, що мають клітинну будову. Ці бактеріоподібні організми можуть рости і розмножуватися на синтетичному середовищі, їхня клітина побудована з порівняно невеликої кількості молекул (близько 1200), але має повний набір макромолекул, що характерні для будь-яких клітин (білки, ДНК, РНК) і містить близько 300 різних ферментів.

За деякими ознаками клітини мікоплазми стоять ближче до клітин тварин, ніж до рослин. Вони не мають твердої оболонки, оточені гнучкою мембраною, склад ліпідів близький до тваринної клітини.

Бактерії та синьозелені водорості об'єднані в підцарство Дроб'янки. Клітина типових дроб'янок вкрита оболонкою із целюлози. Дроб'янки відіграють суттєву роль у кругообігу речовин у природі: синьозелені водорості - я к синтетики органічної речовини, бактерії - як мінералізатори її. Багато бактерій мають медичне і ветеринарне значення як збудники хвороб.

Еукаріоти - ядерні організми, які мають ядро, оточене ядерною мембраною. Генетичний матеріал зосереджений переважно у хромосомах, які складаються з ниток ДНК та білкових молекул. Діляться ці клітини мітотично. Є центріолі, мітохондрії, пластиди. Серед еукаріотів є як одноклітинні, так і багатоклітинні організми.

Жива клітина - це впорядкована система, для якої є характерним отримувати ззовні, перетворювати і частково виділяти різні хімічні сполуки. Отже, клітини - це відкриті системи; робота їх відбувається за принципом саморегуляції, яка генетично запрограмована. Збереження генетичної інформації та її наступна реалізація в довгій низці поколінь здійснюється системою нуклеїнових кислот. У цілому це забезпечує фундаментальну властивість життя - історичну неперервність біологічних процесів.

1.1.3 Основні властивості життя

• обмін речовин та енергії
• здатність протистояти наростанню ентропії
• подразливість
• самооновлення
• саморегуляція
• самовідтворення
• спадковість і мінливість
• ріст та розвиток
• дискретність і цілісність

До складу живих організмів на атомному рівні входять ті самі хімічні елементи, що й до неживої матерії.

Однак на молекулярному рівні виникають відмінності що відмежовують живе від неживого. Живі організми мають властиві лише їм системи хімічних зв'язків, взаємодій між молекулами: ковалентні, іонні, водні зв'язки, гідрофобні взаємодії. Молекули живих організмів здатні утворювати полімерні комплекси.

Здатність утворювати ці комплекси, їх наступні перетворення, а також зруйнування, забезпечує найважливішу властивість живої системи - обмін речовин, зміст якого складають синхронізовані процеси асиміляції (процеси синтезу, анаболізм) і дисиміляції (процеси розпаду, катаболізм). Під час асиміляції створюються або оновлюються різні морфологічні структури, процес відбувається з поглинанням енергії й називається пластичним обміном. Під час дисиміляції відбувається розщеплення складних хімічних сполук до відносно простих, що супроводжується виділенням енергії. Цей процес називають енергетичним обміном. Пластичний та енергетичний обміни тісно пов'язані, складають єдиний метаболічний цикл, який відбувається у клітині.

Отримані ззовні речовини в процесі пластичного обміну організми перетворюють у власні, які замінюють старі елементи й одночасно видаляють у зовнішнє середовище сполуки, які утворилися в процесі дисиміляції, а також речовини, не використані організмом. Тому живий організм є відкритою системою - відбувається неперервна взаємодія з довкіллям, під час якої здійснюється обмін із середовищем енергією, матерією (речовиною) та інформацією.

Здатність протистояти наростанню ен­тропії. Небіологічні системи здатні виконувати ро­боту за рахунок теплової енергії. Живі системи функ­ціонують в ізотермічному режимі, а тому для здійснення процесів життєдіяльності використову­ють хімічну енергію і підпорядковуються законам термодинаміки. Аутотрофні організми використову­ють енергію сонячного світла або розщеплення хімічних сполук (залізо- та сіркобактерії). Гетеро­трофні організми отримують енергію в результаті поєднання метаболізму з процесом розпаду склад­них органічних молекул, які надходять ззовні. Згідно з першим законом термодинаміки, внут­рішня енергія разом з її оточенням залишається ста­лою. За будь-яких змін системи внутрішня енергія не витрачається і не набувається. Ця енергія може переходити від однієї частини до іншої або перетво­рюватися з однієї форми в іншу. За другим законом термодинаміки, ентропія при самовільних процесах зростає. Ентропія є мірою не­впорядкованості, хаотичності системи і досягає мак­симального значення, коли система переходить до стану справжньої рівноваги. У живих системах постійно відбуваються біохімічні реакції, що супроводжується виділенням тепла. Такі процеси проходять за участю ферментів самовільно і характеризуються зменшенням вільної енергії. Енергетичні процеси в клітині здійснюють­ся впорядковано, а не хаотично. За таких умов не може бути справжньої, сталої рівноваги. Тому кліти­ни як живі організми здатні протистояти зростанню ентропії. Високовпорядковані системи (живі органі­зми) легко руйнуються; якщо на підтримання їх відносної сталості не витрачається енергія, вони на­бувають невпорядкованості (ентропії).

Самооновлення. В основі самооновлення ле­жать реакції синтезу, тобто утворення нових моле­кул і структур на основі інформації, закладеної в послідовності нуклеотидів ДНК.

Саморегуляція. Саморегуляція, або ауторегуляція - це здатність організмів підтримувати віднос­ну сталість хімічного складу та перебігу фізіологіч­них процесів - гомеостаз. Саморегуляція відбу­вається за участі нервової, імунної та ендокринної систем. Сигналами для корекції гомеостазу є над­лишок або нестача тих чи інших речовин, виведен­ня системи з рівноваги тощо.

Важливим проявом життя є подразливість - здатність живих організмів реагувати на певні впли­ви довкілля. Характер подразників, а, отже, й аде­кватні реакції-відповіді організмів на них різноманітні. Вони мають свої особливості у представників тва­ринного і рослинного світу. Поширеною формою про­яву подразливості є рухи - активні чи пасивні. У світі тварин рухи виявляються у вигляді таксисів. Це певне позитивне чи негативне переміщення відносно подразника (фототаксис, термотаксис, хемотаксис). Рослинам притаманні тропізми, настії, нутації. Рухи віддзеркалюють різні шляхи еволюційних перебудов і адаптацій організмів до середовища існування.

Однією з обов'язкових властивостей життя є здатність до самовідтворення (розмноження). У процесі розмноження організми дають потомство, тобто виникають організми, схожі з батьківськими формами. Таким чином забезпечується спадкоєм­ність між батьками і нащадками. У сучасних умо­вах організми можуть виникати тільки з матеріаль­них форм (клітин) шляхом розмноження. Самовідтворення відбувається на всіх рівнях організації живої матерії. Завдяки репродукції не тільки цілі організми, але і клітини після поділу схожі на своїх попередників.

Самовідтворення забезпечується ДНК. Крім ДНК, жодна інша структура клітини, зокрема і всі білки, та­кою властивістю не наділена. Здатність молекул ДНК до саморепродукції має винятковий зв'язок з проце­сом поділу клітин і розмноженням організмів. Розмноження є необхідною умовою існування будь-якого виду рослин і тварин. Життєвим віддзеркаленням космічних процесів є ево­люційно сформована біологічна ритмічність - уні­версальна особливість життя. Біоритми - це кількісні й якісні зміни біологічних процесів, які відбуваються на різних рівнях організації. їх виникнення зумовлено планетарними взаємодіями, обертанням Землі навко­ло своєї осі й навколо Сонця. Найпоширенішим є циркадіанний (білядобовий) хроноритм, що випливає з фо­топеріоду - зміни довжини дня і ночі. Рослинний і тва­ринний світ реагує на фотоперіод фотоперіодизмом - складним комплексом змін життєдіяльності. Фотопе­ріодизм є суттєвим компонентом таких елементів вищої нервової діяльності, як інстинкти.

Спадковість і мінливість. Молекули ДНК ма­ють виняткову стійкість. З цією властивістю ДНК пов'язана її участь в явищі спадковості - процесі відтворення організмами в ряду наступних поколінь схожих ознак і властивостей.

• Спадковість - це здатність організму передавати свої ознаки, властивості й особливості розвитку від покоління до покоління. При розмноженні ознаки і влас­тивості передаються досить стійко. Проте існують і деякі відмінності. Спадковість - це не просто відтво­рення, копіювання. Вона завжди супроводжується мінливістю. При розмноженні організмів виникають нові властивості, це явище отримало назву мінливість.
• Мінливість - це здатність організмів набувати нових ознак і властивостей. При цьому виникає різноманітність, поява нових форм життя, нових видів організмів. Спадковість і мінливість - невід'ємні явища живої матерії. Вони проявляються в процесі розмножен­ня організмів. Ріст і розвиток. Ріст зв'язаний з обміном ре­човин. Якщо переважає анаболізм - відбувається ріст живої системи. Ріст здійснюється на будь-яких рівнях біологіч­ної організації: ріст клітин, ріст органів, ріст організмів, ріст популяцій тощо. Ріст супроводжується збільшен­ням маси органа, організму або зростанням числа особин у популяції тощо. Властивістю живої матерії є здатність до розвитку - незворотної закономірної зміни біологічної системи. В результаті розвитку зазнає змін склад або структура системи, формується нова якість. Роз виток складових організму носить назву онтогенез, або індивідуальний розвиток. Розвиток живої природи (еволюція) з утворенням нових видів, прогресивним ускладненням форм життя носить назву філогенез, або історичний розвиток.

Дискретність і цілісність. Дискретність (від лат. discretus - переривчастість, розділення) означає, що біологічна система (популяція, організм, орган, клітина) складається з відособлених або об-межених у просторі складових (види, особини, тканини, органели). Проте кожна з частин тісно пов'язана з іншою, вони взаємодіють між собою, утворюють структурно-функціональну єдність, структурну впорядкованість щодо виконуваної функції. Дискретність забезпечує сталість перебігу біоло-гічних процесів у часі і просторі. Взаємодія складовіих біологічної системи відбувається не ізольовано, а перебуває у зв'язку з оточуючим середовищем, вона відповідно реагує на стимули, які надходять зовні. За таких умов біологічна система розглядається як цілісна система. Її складові утворюють цілісність, єдине ціле. Про це свідчать однотипність реакцій різних видів на дію подразника, взаємопереходи біохімічних реакцій, тотожність фізіологічних функцій тощо. Життя багатолике. Всі його властивості об'єднує єдиний процес розвитку, який охоплює неживу при­роду, живу речовину і людське суспільство.

1.1.4 Стратегія життя

• стійка здатність до передавання інформації та її реалізації
• адаптація до умов навколишнього середовища
• поступальний розвиток

Численні знахідки вчених у вигляді скам'янінь, відбитків у породах та інших об'єктивних доказів вказують на те, що життя на Землі існує не менше 4 млрд. років. Упродовж 3 млрд. років живі організ­ми мешкали виключно у водному середовищі. До моменту виходу на сушу життя уже було представ­лене різновидними формами: прокаріотами, нижчи­ми і вищими рослинами, найпростішими і багатоклі­тинними еукаріотами, зокрема ранніми представ­никами хребетних тварин. За вказаний період, що складає близько 6/7 всього часу існування життя на нашій планеті, відбулись еволюційні перетворен-.ня, визначивши обличчя сучасного органічного світу. Знайомство з найважливішими із них допо­магає зрозуміти стратегію життя. Першими з'явилися прокаріотичні організми, які панували на Землі більше 2 млрд. років. З їх еволю­цією пов'язана поява фотосинтезу й організмів еукаріотичного типу. Фотосинтез відкрив доступ до сонячної енергії, яка за допомогою цього механізму запа­сається в органічних речовинах і потім викорис­товується в процесах життєдіяльності. Широке розповсюдження фотосинтезуючих аутотрофних організмів, насамперед зелених рослин, призвело до утворення і накопичення в атмосфері Землі кис­ню. Це сприяло виникненню в еволюції механіз­му дихання, який відрізняється від безкисневого (анаеробного) енергозабезпечення життєвих про­цесів набагато більшою ефективністю (приблиз­но у 18 разів). Еукаріоти з'явилися серед жителів планети близько 1,5 млрд. років тому. Відрізняючись від про­каріотів складною організацією, вони використовують у своїй життєдіяльності більший об'єм спадкової інформації. Спочатку еукаріоти мали одноклітинну будову, згодом вони стали основою для виникнення багатоклітинних організмів, які з'явилися на Землі близько 600 млн. років тому і зумовили широкий різновид живих істот. Понад 500 млн. років тому серед багатоклітинних з'являються хордові тварини. У процесі подальшої еволюції саме в цій групі виникають хре­бетні тварини. Приблизно 200-250 млн. років тому з'являються ссавці, характерною рисою яких стає особливий тип турботи про нащадків - годування народжених малят молоком. Саме через ссавців, зокрема через підряд приматів, пройшла лінія еволюції, що веде до людини (близько двох мільйонів років тому). Отже, еволюція життя на Землі характеризується певними загальними рисами: по-перше, виникнув­ши у вигляді найпростіших одноклітинних форм, життя у своєму розвитку закономірно породжувало істоти із все складнішим типом організації тіла, дос­коналішими функціями, підвищеним ступенем неза­лежності від прямих впливів навколишнього середовища; по-друге, будь які варіанти живих форм, що виникали на планеті, зберігаються так довго, як довго існують геохімічні, кліматичні, біогеографічні умови, що задовольняють певною мірою їх життєві потреби; по-третє, у своєму розвитку окремі групи організмів проходять стадії підйому і спаду. Ряд послідовних великих еволюційних змін, та­ких як еукаріотичний тип організації клітин, бага-токлітинність, виникнення хордових, хребетних і, нарешті, ссавців (що зумовило в кінцевому резуль­таті появу людини), складає в історичному розвит­ку життя лінію необмеженого прогресу. Головні стратегічні принципи еволюції життя:

1. еволюція має пристосувальний характер;
2. у процесі історичного розвитку закономірно підвищується рівень організації живих форм, що відповідає прогресивному характеру еволюції;
3. чим вищий рівень морфофізіологічної органі­зації, тим більша кількість енергії потрібна для її підтримання; тому ще один стратегічний принцип еволюції полягає в освоєнні нових джерел і ефек­тивних механізмів енергозабезпечення життєвих процесів;
4. для утворення високоорганізованих форм не­обхідний більший об'єм спадкової інформації; зако­номірне зростання об'єму генетичної інформації, що використовується в життєдіяльності.

Жива природа є складно організованою систе-мою складових, об'єднаних загальною стратегією життя. Внаслідок цього в науці сформувалася уява про рівні організації живої матерії. Рівень організації визначається за двома принципами - часовим і те-риторіальним. Це пов'язано з тим, що різноманітні біологічні процеси потребують специфічних умов, тому здійснюються в певних межах, відрізняються за швидкістю перебігу. При об'єднанні територіаль-ного і часового параметрів формується той чи інший рівень організації у вигляді порівняно однорідного біо-логічного комплексу. Він характеризується двома основними показниками: елементарною структур­ною одиницею й елементарним біологічним яви­щем.

Виділяють такі рівні живої матерії:

• Молекулярно-генетичний рівень. Елементарні структури - коди спадкової інформації, тобто по­слідовності триплетів нуклеотидів молекули ДНК. Елементарні явища - відтворення цих кодів за прин­ципом матричного синтезу або конваріантної редуплікації (подвоєння) молекули ДНК. Ме­ханізм редуплікації зумовлює копіювання генів. Це дозволяє передавати генетичну інформацію в низці поколінь клітин і забезпечує механізми спадковості. Випадки помилок синтезу змінюють кодони, що одразу ж відтворюється в молекулах-копіях. Редуп­лікація стає конваріантною, тобто такою, що при­зводить до змін (явище генних мутацій). Перенесення інформації в оформлену структуру-білкову молекулу - забезпечується набором спе­ціалізованих внутрішньоклітинних - органел - у про­цесі біосинтезу білка. Екологічні проблеми рівня: ріст мутагенних впливів і збільшення частки мутацій у генофондах.

• Клітинний рівень. Елементарні структури - клітини. Елементарні явища - життєві цикли клітин. Клітина перетворює речовини й енергію, що надхо­дять до організму, у форму, придатну для викорис­тання організмом, і таким чином забезпечує про­цеси життєдіяльності. Кожна клітина відносно ав­тономна, самостійна функціонуюча одиниця. У складі цілісного організму клітини об'єднуються у тканини і системи органів. Між ними налагодже­на система фізіолого-біохімічних і структурно-функціональних зв'язків, яка є характерною для тка­нин даного організму. Екологічні проблеми рівня: ріст клітинної пато­логії внаслідок забруднення середовища, порушен­ня відтворення клітин.

• Організмовий рівень. Елементарні структури -організми та системи органів, з яких вони склада­ються. Елементарні явища - комплекс фізіологіч­них процесів, що забезпечують життєдіяльність. На даному рівні здійснюється механізм адаптації і фор­мується певна поведінка живих істот у конкретних умовах середовища. Спадкова інформація, закодо­вана в генотипі, реалізується певними фенотипни-ми проявами. Керуюча система - генотип. Екологічні проблеми рівня: зниження адаптацій­них можливостей організмів, розвиток граничних станів у людини (стан між здоров'ям і хворобою).

• Популяційно-видовий рівень. Елементарні структури - популяції. Елементарні явища - видо­утворення на підставі природного добору. Популяція - основна одиниця еволюції. Найважливіший еволю­ційно-генетичний показник популяції - її генофонд. Це керуюча підсистема рівня. Генофонд визначає еволюційні перспективи та екологічну пластичність популяцій. Є низка чинників, що викликають зміну генофонду популяцій: мутації, комбінативна мінливість, популяційні хвилі, ізоляція. Реалізація змін відбувається шляхом природного добору. Екологічні проблеми рівня: погіршення екологіч­них показників популяції (чисельність, щільність, віко­вий склад тощо).

• Біосферно-біогеоценотичний рівень. Елемен­тарні структури - біогеоценози. Елементарні яви­ща-динамічний взаємозв'язок біогеоценозів у мас­штабах біосфери. Керуюча підсистема - генопласт (термін увів український академік М. О. Голубець). Це сукупність генофондів і генотипів адаптованих одна до одної популяцій в оточуючому їх середо­вищі. Весь комплекс біогеоценозів утворює живу зо оболонку Землі - біосферу. Між біогеоценозами відбувається не тільки матеріально-енергетичний обмін, але й постійна конкурентна боротьба, що надає біосфері в цілому великої динамічності. Вся біогеохімічна робота біосфери забезпечується її біогеоценозним комплексом. Екологічні проблеми рівня: збільшення кількості антропоценозів та їх глобальне поширення, забруднен­ня середовища, руйнування озонового екрану Землі. Біологічні рівні організації живої природи взаєм­но пов'язані між собою за принципом біологічної ієрархії. Система нижчого рівня обов'язково вклю­чається до рівня вищого ґатунку. Ідея біологічних рівнів, з одного боку, поділяє живу природу на окремі складові - дискретні оди­ниці, а з іншого - пояснює її цілісність як системи взаємопов'язаних частин, починаючи від органіч­них макромолекул і закінчуючи живою оболонкою Землі - біосферою.

1.1.6 Особливе місце людини в системі органічного світу

Людина є закономірним підсумком розвитку органічного світу. її історичний вік відносно невели­кий - близько двох мільйонів років, але темпи ста­новлення дуже високі. Це пов'язано з тим, що впро­довж еволюції тут діяли не тільки біологічні, а й со­ціальні чинники. Безпосередніми пращурами людини були вимерлі людиноподібні мавпи - австралопітеки (південні мавпи). У ході антропогенезу мала місце послідов­на зміна етапів - Homo habilis (людина уміла), Ното erectus (людина, що прямо ходить), Homo sapiens (людина розумна). Людина - біосоціальна істота. Це вінець Приро­ди, особливим чином виділений із світу тварин. Її суттєві біологічні особливості:

1. складність анатомо-фізіологічної організації;
2. високорозвинений мозок, який забезпечує енергонадмірність (люди­на - витончений перетворювач природної енергії);
3. обмеження природного добору як рушійного фак­тора еволюції.

Соціальні прояви людини пов'язані з формуван­ням другої сигнальної системи (здатність сприймати сигнали словом), що створило фундамент для розумового процесу - якісно нового прояву вищої нервової діяльності. Мислення - це робота людсь­кого мозку. Воно базується на аналїтико-синтетич-ному апараті кори великих півкуль. Люди, на відміну від тварин, здатні сприймати не тільки широку інформацію зовнішнього світу, а й різнобіч­но аналізувати її, потім здійснювати синтез отрима­них даних та відкладати їх у своїй пам'яті. За необ­хідності результати такого синтезу використовують­ся відповідно до умов існування. Усе це збільшує адаптаційні можливості людини, розширює та уріз­номанітнює їх. Людина певною мірою стає незалеж­ною від навколишнього середовища, формує сере­довище існування, що не властиве світу тварин. Біологічну сутність людини вивчає біологія люди­ни, важливим розділом якої є медична біологія. Со­ціальну сутність людини розглядає комплекс суспіль­них дисциплін - філософія, теологія, політологія та ін. Людина, як і все живе, може активно існувати тільки в біосфері. її зв'язок з живою оболонкою Землі нерозривний. Як відзначав В.І. Вернадський, людина стала найбільшою геологічною силою, яка сприяла переходу біосфери в якісно нову фазу - ноо­сферу. Ноосфера, або "розумна оболонка" Землі, за В.І. Вернадським, - це найвища стадія розвитку біосфери. Швидкозростаюча, дуже активна діяль­ність людини задля покращення свого життя і пере­творення природних енергетичних процесів, супро­воджується змінами параметрів біосфери. Виникла тенденція екологічної кризи. Таким чином, на початку третього тисячоліття н.е. в історії Землі склалася ситуація, коли цивілізо­ване людство стало головним і визначальним чин­ником існування та розвитку живої Природи на одній з планет Сонячної системи - Землі.