Біосистема, Біологія
Біосистеми як структурні одиниці живого
Оскільки йдеться про тісну взаємодію складових частин (елементів) живого об'єкта, то його цілісність, що виявляється, слід розглядати як живу, або біологічну, систему — біосистему (від грец. bios — «життя» і «система»).
Як особливі типи біосистем виступають клітини, організми, і навіть види, біогеоценози і найбільша, глобальна — біосфера. Всі вони виражають різноманіття форм життя і є особливими одиницями живої матерії, що відображають специфіку процесів та явищ життя на Землі. У цих різноякісних біосистемах проявляється життя. Життя виникає та протікає у вигляді цілісних біосистем. Проте всім біосистемам властиві зростання та розвиток, динамічна стійкість, тоді як системам неживої природи – статичність та деградація.
Усі біосистеми є дискретними, тобто уривчастими у просторі та в часі, відокремленими один від одного, що мають свої межі, кінцеві розміри, особливу тривалість існування та певні ознаки, що відображають їх специфічність.
Будь-яка біосистема (чи клітина чи організм, біогеоценоз чи біосфера) є внутрішньо впорядковане безліч взаємозалежних елементів (компонентів).
Взаємозв'язки (відносини) елементів у системі відображають її структуру. Вона може бути простою чи складною. Чим більше елементів у системі і чим складніше зв'язок між ними, тим складніше її структура. Наприклад, біосистема «організм» має більш складну структуру, ніж біосистема «клітина», оскільки складається з безлічі взаємодіючих елементів, серед яких різні клітини, тканини, органи, системи органів. Компонентами біосистеми "вид" є популяції, "біогеоценоз" - живе населення та умови абіотичного середовища, акомпонентами біосфери – біогеоценози. Найменшими та простими є молекулярні та клітинні біосистеми, більш складними – біогеоценози та особливо біосфера. Але всі біосистеми характеризуються цілісністю, складною певною структурою, дискретністю, здатністю до тривалого самопідтримання та стійкістю у взаємозв'язку з навколишнім середовищем.
Будь-яка система, зокрема біосистема, існує, доки взаємодіють її компоненти. Вона залежить від своїх компонентів, а й визначає їх існування. Наприклад, організм залежить від взаємодії його клітин, але й сам впливає на них (забезпечує речовинами та енергією, координує їхню спільну роботу).
Особливості природних біосистем
Кожна біосистема має певну інформацію. Інформація в біології сприймається як відомості про світ і протікають у ньому процесах, сприйняті біосистемою. Будь-який відгук у системі проявляється як зворотний зв'язок. Це важливе властивість природної системи (рис. 11).
Інша особливість біосистем полягає в тому, що вони відкриті системи. Їх характерний обмін речовиною, енергією з довкіллям, а закритих систем такий обмін відсутній.
Всі біосистеми є відкритими, оскільки вони постійно обмінюються з навколишнім середовищем речовиною, енергією та інформацією.
Наприклад, організми (або інші біосистеми) із зовнішнього середовища поглинають необхідні їм для життєдіяльності мінеральні чи органічні речовини та енергію. Значна частина їх у біосистемі витрачається (на організацію енергетичних потоків, підтримання стійкості, на реалізацію біохімічних процесів та відтворення елементівсистеми), а частина йде у навколишнє середовище у вигляді тепла та відпрацьованих непотрібних речовин.
Слід зазначити здатність біосистем до самозбереження (самопідтримці), тобто властивість зберігати своє існування у межах певного, але кінцевого терміну. Ця властивість забезпечується безперервним процесом поновлення більшості елементів біосистеми. Таким шляхом біосистема підтримує своє тривале, хоч і кінцеве існування. Наприклад, у багатоклітинних організмів у тканинах і органах йде постійна заміна клітин, що віджили, завдяки чому організм як жива система існує значно довше своїх структурних елементів — клітин.
Підраховано, що оновлення всього клітинного складу у людини відбувається кожні сім років. Клітини багатьох його органів оновлюються досить часто. Наприклад, клітини печінки живуть не більше 18 місяців, еритроцити – 4 місяці, а клітини епітелію тонкого кишечника – лише 1-2 дні. Нервові клітини, що існують протягом усього життя людини, характеризуються регулярним оновленням внутрішньоклітинної речовини.
Саморегуляція — ще одна фундаментальна і універсальна властивість біосистем, що виявляється, з одного боку, як здатність біосистеми до активної реакції, відповіді на зовнішній вплив, а інший — як здатність підтримувати постійність постійного свого внутрішнього і зовнішнього стану в певних межах. Те й інше забезпечує її стійкість. Чим складніша структура біосистеми, тим вона стійкіша до впливів довкілля.
Здатність біосистеми до саморегуляції, збереження її стійкості та стабільності називають гомеостазом, або динамічною рівновагою системи. Гомеостаз (від грец. homoios – «подібний», «однаковий» і stasis – «нерухомість», «стан») – це здатність біосистемипротистояти змінам (зовнішнім та внутрішнім) та зберігати динамічну рівновагу своїх складу та властивостей, тобто підтримувати стійкий стан. Наприклад, гомеостаз біосистеми «біогеоценоз» підтримується завдяки сталості видового складу та чисельності особин у ньому. Гомеостаз будь-якої біосистеми спрямований на максимальне обмеження її залежності від зовнішніх і внутрішніх сил, збереження відносної сталості її структур та функцій. Якщо якась функція в біосистемі виконується не одним, а декількома компонентами, то стабільність такої біосистеми може підвищитися, тому що в ній завжди знаходяться фактори, що обмежують надмірність якогось компонента або випадають. Особливо підвищує стабільність системи її структурно-функціональна складність.
Нарешті, фундаментальними властивістю всіх живих систем (на відміну від неживих) є їхня охопленість еволюційним процесом розвитку та ускладнення, що безперервно створює нові форми життя. У цьому специфіка систем живої матерії та запорука стійкості біосфери як унікальної біосистеми планети Земля.
Цілісність, дискретність, відкритість, інформаційність, саморегуляція, самопідтримка та здатність до еволюції - невід'ємні характерні властивості всіх біосистем.