Тканевый уровень представлен тканями, объединяющими клетки определенного строения, размеров, расположения и сходных функций. Ткани возникли в ходе исторического развития вместе с многоклеточностью. У многоклеточных организмов они образуются в процессе онтогенеза как следствие дифференциации клеток. У животных различают несколько типов тканей (эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная, а также кровь и лимфа). У растений различают меристематическую, защитную, основную и проводящую ткани. На этом уровне происходит специализация клеток.
Органный уровень представлен органами организмов. У простейших пищеварение, дыхание, циркуляция веществ, выделение, передвижение и размножение осуществляются за счет различных органелл. У более совершенных организмов имеются системы органов. У растений и животных органы формируются за счет разного количества тканей. Для позвоночных характерна цефализация, защищающаяся в сосредоточении важнейших центров и органов чувств в голове.
Организменный уровень. Этот уровень представлен самыми организмами – одноклеточными и многоклеточными организмами растительной и животной природы. Специфическая особенность организменного уровня заключается в том, что на этом уровне происходит декодирование и реализация генетической информации, создание структурных и функциональных особенностей, присущих организмам данного вида. Организмы уникальны в природе, потому что уникален их генетический материал, детерминирующий развитие, функции и взаимоотношение их с окружающей средой.
Популяционный уровень. Растения и животные не существуют изолированно; они объединены в популяции. Создавая надорганизменную систему, популяции характеризуются определенным генофондом и определенным местом обитания. В популяциях начинаются и элементарные эволюционные преобразования, происходит выработка адаптивной формы.
Видовой уровень. Этот уровень определяется видами растений, животных и микроорганизмов, существующими в природе в качестве живых звеньев. Популяционный состав видов чрезвычайно разнообразен. В составе одного вида может быть от одной до многих тысяч популяций, представители которых характеризуются самым разнообразным местообитанием и занимают разные экологические ниши. Виды представляют собой результат эволюции и характеризуются сменяемостью. Ныне существующие виды не похожи на виды, существовавшие в прошлом. Вид является также единицей классификации живых существ.
Биоценотический уровень представлен биоценозами – сообществами организмов разной видовой принадлежности. В таких сообществах организмы разных видов в той или иной мере зависят один от другого. В ходе исторического развития сложились биогеоценозы (экосистемы), которые представляют собой системы, состоящие из взаимозависимых сообществ организмов и абиотических факторов среды. Экосистемами присуще динамическое (подвижное) равновесие между организмами и абиотическими факторами. На этом уровне осуществляются вещественноэнергетические круговороты, связанные с жизнедеятельностью организмов.
Биосферный (глобальный) уровень. Этот уровень является высшей формой организации живого (живых систем). Он представлен биосферой. На этом уровне осуществляется объединение всех вещественно-энергетических круговоротов в единый гигантский биосферный круговорот веществ и энергии.
Между разными уровнями организации живого существует диалектическое единство, живое организовано по типу системной организации, основу которой составляет иерархичность систем. Переход от одного уровня к другому связан с сохранением функциональных механизмов, действующих на предшествующих уровнях, и сопровождается появлением структуры и функций новых типов, а также взаимодействия, характеризующегося новыми особенностями, т.е. связан с появлением нового качества.
6. Возникновение жизни на Земле
Попытки понять мироздание и его начало служили краеугольным камнем человеческого познания. Представления о возникновении жизни претерпели длительную эволюцию. Самые первые попытки осмысления встречаются в мифах, затем появились различные научные теории, которые лишь постепенно получили современную форму.
Древние греки считали, что Космос проходит стадию зарождения и распада, роста и разрушения. В основе концепции Космоса Аристотеля лежит аналогия с тем, как растения и животные возникают, растут, изменяются и умирают.
Грандиозная работа по составлению каталогов животных и растений на протяжении ХVII-ХVIII вв. и, возникшая на её основе классификация видов, неразрывно связанная с именем Линнея, свидетельствовали в пользу представления о неизменности видов, по крайней мере, видов крупных животных и растений. Однако у этой концепции было два уязвимых пункта. Первый из них был связан с поведением микроскопических животных, открытых в ХVII веке Левенгуком. Они могли самостоятельно двигаться, отличались большим разнообразием и, проявляя все признаки живых существ, казалось бы, не подчинялись общепринятым законам зарождения. Было предположено, что эти существа могут самостоятельно зарождаться или образовываться в результате случайного соединения тех или иных химических веществ. Так возникла концепция спонтанного самозарождения.
Вторая трудность стала очевидной благодаря исследованиям биологов. Оказалось, что ископаемые остатки животных различных видов распределяются по биологическим слоям в определенной закономерной последовательности. Из этой закономерности следовало, что виды постепенно изменяются и развиваются от простых форм к более сложным под влиянием естественного отбора. Ч. Дарвин не только констатировал факт эволюции видов, но и вскрыл механизм – естественный отбор. Возникло представление, что растения, и все виды животных составляют части единого древа жизни. Но жизнь представала как безликая протоплазма с внутренне присущей способностью к росту и размножению. Несмотря на то, что вопрос о возникновении жизни был сформулирован в ХIХ веке, разрешить его в том веке не могли – не было необходимых химических знаний о жизненных функциях.
Опираясь на результаты биохимии, в 1924 году опубликовал книгу «Происхождение жизни» А.И. Опарин. Идеи, высказанные в этой небольшой по объему книге, легли в основу почти всех современных теорий возникновения жизни. Пять лет спустя по существу те же самые положения независимо от Опарина высказал Дж. Холдейн. Обе работы представляют собой попытку использовать новые знания относительно циклов биохимических реакций окисления и брожения, для того, чтобы объяснить возникновение жизни через возникновение её важнейших биохимических свойств в условиях, которые, как предполагалось, существовали на первобытной Земле. При этом особое внимание обращалось на процессы, происходящие в океане, или гидросфере, а также изменения в примитивной атмосфере Земли.
В конце ХIХ века удалось выяснить роль органических молекул, способных во много раз ускорять обычные химические реакции и чрезвычайно специфических в своих действиях. То есть были открыты ферменты, как органические катализаторы. Опарину стало ясно, что возникновение ферментов явилось необходимым звеном процесса зарождения жизни. Опарин попытался устранить противоречия, порожденные успехом опытов Л. Пастера, экспериментально доказавшего невозможность спонтанного самозарождения. Пастер показал, что живое возникает из зародышей, уже присутствующих в среде. Если согласиться с таким выводом, то жизнь следует считать такой же вечной, как сама материя. Жизнь зародилась на Земле, а Земля единственная среди планет солнечной системы имеет атмосферу, в которой большую роль играет кислород. Однако молекулярный кислород сам является продуктом жизни.
Нынешняя земная жизнь распределяется на две больших категории: животные, дышащие кислородом, растения, способные к фотосинтезу. Животные могут жить в темноте, им необходим для дыхания кислород. Растения не нуждаются в кислороде, они сами образуют его на свету, но растения не способны долго жить и расти в темноте. Было предположено, что растения и животных следует рассматривать как дивергированных в своей специализации потомков общих прародителей, зоофитов. Зоофиты напоминали бактерий, которые способны выполнять одновременно как животные, так и растительные функции, то есть осуществлять фотосинтез и окисление.
Для возникновения жизни кроме кислорода, необходимы были органические вещества. «Начальным звеном этого процесса было абиогенное образование органических веществ на поверхности нашей планеты». (8. С. 21). Он предположил, что они образовались из метана и аммиака под действием ультрафиолетового излучения Солнца. Идея о возникновении органических веществ, предшествующих зарождению жизни, весьма правдоподобна. Этот процесс из-за сравнительно небольшой доли ультрафиолетовых лучей в изучении Солнца должен быть медленным и малоэффективным. С развитием механизма фотосинтеза жизнь получала гораздо более эффективный способ генерирования энергии. В атмосфере начал появляться кислород, а вместе с ним и озон, который поглощал ультрафиолетовые лучи, ответственные за первые стадии формирования живого вещества. Возник «питательный бульон» жизни, а в нем возникла «коацерватная капля», которые, достигнув определенной величины, приобретали свойство открытых систем, реагирующих со средой.