Биология Глава 1 §1. Организация биологических систем

Биология 10 класс (Теремов). Конспекты по учебнику. Цитаты использованы в учебных целях.
Биология Глава 1 §1. Организация биологических систем. Ключевые слова: Биологическая система (биосистема); система; элемент; часть (подсистема); структура; принципы организации биосистем: открытость, высокая упорядоченность, оптимальность конструкции, управляемость, иерархичность.

ОГЛАВЛЕНИЕ вернуться к списку конспектов

Глава 1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ,
ПРОЦЕССЫ И ИХ ИЗУЧЕНИЕ

§ 1. Организация биологических систем

Вспоминаем: что такое экосистема?

Рассмотрите рис. 1. Чем экосистема отличается от образующих её компонентов? Каковы связи между компонентами экосистемы?

ОТВЕТ: Экосистема, – основная функциональная единица в экологии, так как в нее входят организмы и неживая среда – компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга, и необходимые условия для поддержания жизни в той ее форме, которая существует на Земле.
Сообщества организмов связаны с неорганической средой теснейшими материально — энергетическими связями. Растения могут существовать только за счет постоянного поступления в них углекислого газа, воды, кислорода, минеральных солей. Гетеротрофы живут за счет автотрофов, но нуждаются в поступлении таких неорганических соединений, как кислород и вода.

Организация биологических систем

Биологическая система (биосистема) — это совокупность компонентов, находящихся во взаимодействии и образующих единое целое.
Биосистемы включают клетки, ткани, органы, организмы, популяции и экосистемы.
Организация биосистем подчинена общим принципам: открытость, высокая упорядоченность, оптимальность конструкции, управляемость, иерархичность.

Общее понятие о системе

Система — это совокупность компонентов, образующих единое целое.
Системы могут быть открытыми и закрытыми, живыми и неживыми, высокоупорядоченными и с низкой упорядоченностью, саморегулирующимися и с внешней регуляцией.
Общие признаки систем: элементы, части (подсистемы), структура, целостность, взаимосвязанность, иерархичность.

Принципы организации биосистем

Открытость: биосистемы обмениваются веществом, энергией и информацией с окружающей средой.
Высокая упорядоченность: биосистемы уменьшают энтропию, увеличивая свою организацию.
Оптимальность конструкции: биосистемы включают наиболее лёгкие и эффективные элементы, минимизируют живое вещество.
Управляемость: биосистемы достигают согласованности в работе компонентов через обмен информацией.
Иерархичность: биосистемы состоят из элементов, частей и подсистем, которые соподчинены друг другу.

Одним из наиболее важных принципов организации биосистем является их открытость для поступающих извне веществ, энергии и информации. Согласно второму закону термодинамики — одному из фундаментальных законов физики — любая биосистема использует лишь часть общей энергии поступающих в неё в результате расщепления химических соединений. Эта часть энергии называется свободной, остальная энергия рассеивается в виде тепла. Соотношение между этими величинами выражается уравнением:

Н = G + Т * S,

где Н — общая энергия, поступившая в систему; G — свободная энергия, использованная системой; Т — температура по Кельвину; S — энтропия (от греч. еn — в, внутри и thropia — поворот, превращение) системы, или мера её неупорядоченности.

Биологические системы и их функции

• Тела состоят из биологических систем, выполняющих необходимые для жизни функции.
• Система кровообращения перемещает кровь, питательные вещества, кислород, углекислый газ и гормоны по органам и тканям.

Роль миниатюрности внутриклеточных структур

Миниатюрность внутриклеточных структур способствует прочным внутренним связям.
Это снижает влияние окружающей среды и поддерживает состояние подвижного равновесия.

Теория биологических систем Людвига фон Берталанфи

• Людвиг фон Берталанфи доказал, что миниатюрность внутриклеточных структур сохраняет макроскопические параметры биосистем постоянными.
• Несмотря на непрерывные изменения (ввод и вывод веществ, энергии и информации), размеры, скорость обмена веществ, солевой и газовый состав внутренней среды остаются стабильными.

Итак, в организации биосистем проявляются общие принципы создания открытых для веществ, энергии и информации высокоупорядоченных систем, обладающих чётко выраженной структурой, способных к приспособительным изменениям, происходящим как в самой системе, так и в окружающей среде.

Биология Глава 1 §1

Вопросы, задания, ответы по теме

1. Что такое система? Чем элемент системы отличается от ее части?

ОТВЕТ: Система – это совокупность компонентов, находящихся во взаимодействии и образующих единое целое. Часть системы может состоять из элементов.

2. Почему биосистемы называют открытыми системами?

ОТВЕТ: Потому что они открыто реагируют со средой, т.е. способны обмениваться со средой веществом и энергией.

3. Объясните с позиций термодинамики работу биосистемы по преодолению нарастающей в ней энтропии. Происходит ли такая работа в неживых системах?

ОТВЕТ: Согласно второму закону термодинамики, любая биосистема использует лишь часть общей энергии поступающих в нее в результате расщепления химических соединений. Чем больше энтропия системы, тем меньше ее упорядоченность и количество свободной, т.е. доступной энергии. В неживых системах энтропия постоянно возрастает, т.е. увеличивается неупорядоченность систем, или хаос.

4. За счет чего достигается упорядоченность биосистемы?

ОТВЕТ: За счет высокой упорядоченности, оптимальности конструкций, управляемости, иерархичности.

5. В чем значение информации, поступающей в биосистему из окружающей среды и от составляющих ее компонентов?

ОТВЕТ: Информации принадлежит так же ведущая роль в приспособлении биосистем к изменениям внутренней и внешней среды. В этом случае под информацией подразумевается обмен сведениями между компонентами системы, системной и окружающей средой. Посредством разнообразных сигналов (нервных импульсов, гормонов, ионов, звуков, запахов) биосистемы достигают согласованности в работе, образующих ее компонентов, максимально выгодно для используют вещества и энергию, поступающие из окружающей среды.

6. Докажите на примере любой биосистемы, что она иерархична.

ОТВЕТ: Человеческий организм можно назвать биосистемой. Это совокупность всех органов. Наши тела состоят из ряда биологических систем, которые выполняют конкретные функции, необходимые для повседневной жизни. Работа системы кровообращения заключается в перемещении крови, питательных веществ, кислорода, углекислого газа и гормонов по органам и тканям.

Дополнительная информация

Миниатюрность внутриклеточных структур в биологических системах способствует установлению более прочных внутренних связей между её компонентами. Это существенно снижает влияние окружающей среды на систему, переводя её в состояние подвижного равновесия. Один из создателей теории биологических систем — австрийский учёный Людвиг фон Берталанфи (1901—1972) доказал, что благодаря миниатюрности внутриклеточных структур макроскопические параметры биосистем (размеры, скорость обмена веществ, солевой и газовый состав внутренней среды и др.) остаются относительно постоянными, хотя в них непрерывно происходят разнообразные изменения (ввод и вывод веществ, энергии и информации).

Вы смотрели: Биология 10 класс (Теремов). Конспекты по учебнику. Цитаты использованы в учебных целях.
Биология Глава 1 §1. Организация биологических систем.

Частная школа 10 класс

Конспекты, контрольные, тесты