Биологическая организация - Biological organisation

Сюда перенаправляются «Иерархия жизни» и «Уровни организации». Об иерархическом порядке и организации всех организмов см. Биологическая классификация. Об эволюционной иерархии организмов и межсекретных отношениях см. Филогенетическое дерево.

Популяция пчел переливается в ответ на хищника.

Биологическая организация это иерархия из сложный биологический структуры и системы которые определяют жизнь используя редукционистский подход.[1] Традиционная иерархия, как подробно описано ниже, простирается от атомы к биосферы. Более высокие уровни этой схемы часто называют экологическая организация концепция, или как поле, иерархическая экология.

Каждый уровень иерархии представляет собой увеличение организационной сложность, причем каждый «объект» в основном состоит из базовой единицы предыдущего уровня.[2] Основным принципом организации является концепция появление - свойства и функции, обнаруженные на иерархическом уровне, не присутствуют и не имеют значения на более низких уровнях.

Биологическая организация жизни является фундаментальной предпосылкой для многих областей научное исследование, особенно в медицинские науки. Без этой необходимой степени организации было бы гораздо труднее - и, вероятно, невозможно - применить исследование эффектов различных физический и химический явления для болезни и физиология (функция тела). Например, такие поля, как познавательный и поведенческая нейробиология не могло бы существовать, если бы мозг не состоял из определенных типов клеток, а основные концепции фармакология не могло бы существовать, если бы не было известно, что изменение на клеточном уровне может повлиять на весь организм. Эти приложения распространяются на экологический уровни тоже. Например, ДДТ прямой инсектицидный эффект происходит в субклеточный уровень, но влияет на более высокие уровни, включая несколько экосистемы. Теоретически смена одного атом может изменить весь биосфера.

Уровни

Смотрите также: Интегративный уровень
Самая простая единица жизни - это атом, как кислород. Два или более атомов - это молекула, как диоксид. Многие небольшие молекулы могут объединяться в химической реакции с образованием макромолекулы, такой как фосфолипид. Множественные макромолекулы образуют клетку, похожую на клубную клетку. Группа клеток, функционирующих вместе как ткань, например эпителиальная ткань. Различные ткани составляют такой орган, как легкое. Органы работают вместе, образуя систему органов, такую ​​как дыхательная система. Все системы органов образуют живой организм, подобный льву. Группа одного и того же организма, живущая вместе на территории, представляет собой популяцию, например, прайд львов. Две или более популяции, взаимодействующие друг с другом, образуют сообщество, например, популяции львов и зебр, взаимодействующие друг с другом. Сообщества, взаимодействующие не только друг с другом, но и с физической средой, составляют экосистему, такую ​​как экосистема саванны. Все экосистемы составляют биосферу, область жизни на Земле.

Простая стандартная схема биологической организации от самого низкого до самого высокого уровня выглядит следующим образом:[1]

Для уровней меньше атомов см. Субатомная частица
Бесклеточный уровень
и
Доклеточный уровень		Атомы
МолекулаГруппы атомов
Биомолекулярный комплексГруппы (био) молекул
Субклеточный уровеньОрганеллаФункциональные группы биомолекул, биохимические реакции и взаимодействия
Сотовый уровеньКлеткаОсновная единица всего живого и группировка органелл
Сверхклеточный уровень
(Многоклеточный уровень)		ТканьФункциональные группы ячеек
ОрганФункциональные группы тканей
Система органовФункциональные группы органов
Экологические уровниОрганизмБазовая живая система, функциональная группа компонентов нижнего уровня, включая как минимум одну клетку
численность населенияГруппы организмов одного и того же разновидность
Сообщество
(или же биоценоз )		Межвидовой группы взаимодействующих популяций
ЭкосистемаГруппы организмов из всех биологических домены в сочетании с физическим (абиотический ) среда
БиомКонтинентального масштаба (климатически и географически смежные области со сходными климатическими условиями) группировка экосистем.
Биосфера или же
Экосфера		Вся жизнь на Земле или вся жизнь плюс физическая (абиотическая) среда[3]
Для уровней, больших, чем Биосфера или Экосфера, см. Расположение Земли во Вселенной

Более сложные схемы включают намного больше уровней. Например, молекулу можно рассматривать как группу элементы, а атом можно разделить на субатомные частицы (эти уровни выходят за рамки биологической организации). Каждый уровень также может быть разбит на свою собственную иерархию, и определенные типы этих биологических объектов могут иметь свою собственную иерархическую схему. Например, геномы можно далее подразделить на иерархию гены.[4]

Каждый уровень иерархии можно описать его нижними уровнями. Например, организм может быть описан на любом из его компонентных уровней, включая атомный, молекулярный, клеточный, гистологический (ткань), уровни органа и системы органов. Более того, на каждом уровне иерархии появляются новые функции, необходимые для управления жизнью. Эти новые роли не являются функциями, которые могут выполнять компоненты нижнего уровня, и поэтому называются эмерджентные свойства.

Каждый организм организован, хотя и не обязательно в одинаковой степени.[5] Организм не может быть организован на гистологический (тканевый) уровень, если он не состоит в первую очередь из тканей.[6]

Основы

Эмпирически видно, что большая часть (сложных) биологических систем, которые мы наблюдаем в природе, имеют иерархическую структуру. Теоретически мы могли ожидать, что сложные системы будут иерархиями в мире, в котором сложность должна возникать из простоты. Система анализ иерархий, выполненный в 1950-х годах,[7][8] заложил эмпирические основы для поле это было бы с 1980-х годов, иерархическая экология.[9][10][11][12][13]

Теоретические основы обобщены термодинамикой. биологические системы моделируются как физические системы, в самом общем виде они термодинамические открытые системы эта выставка самоорганизованный поведение, и набор / подмножество отношения между диссипативные структуры можно описать в виде иерархии.

Более простой и прямой способ объяснить основы «иерархической организации жизни» был введен в Экология к Odum и другие как "Саймон "иерархический принцип";[14] Саймон[15] подчеркнули эту иерархию "возникает почти неизбежно в результате широкого разнообразия эволюционных процессов по той простой причине, что иерархические структуры стабильны".

Чтобы мотивировать эту глубокую идею, он предложил свою «притчу» о воображаемых часовщиках.

Притча о часовщиках

Когда-то два часовщика, Хора и Темпус, делали очень хорошие часы. В их мастерских часто звонили телефоны; им постоянно звонили новые клиенты. Однако Хора процветала, а Темпус становился все беднее и беднее. В конце концов Темпус потерял свой магазин. В чем причина этого?

Часы состояли примерно из 1000 деталей каждая. Часы, которые производил Темпус, были спроектированы таким образом, что, когда ему приходилось складывать частично собранные часы (например, чтобы ответить на звонок), они сразу же рассыпались на части, и их приходилось собирать заново из базовых элементов.

Хора спроектировал свои часы так, чтобы он мог собрать подузлы примерно из десяти компонентов в каждой. Десять из этих узлов могут быть собраны вместе в более крупный узел. Наконец, целые часы составляли десять крупных узлов. Каждый узел можно было положить, не развалившись.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ а б Соломон, Берг и Мартин 2002, стр. 9–10
  2. ^ Паве 2006, п. 40
  3. ^ Хаггетт 1999
  4. ^ Паве 2006, п. 39
  5. ^ Постлетвейт и Хопсон 2006, п. 7
  6. ^ Витцани, G (2014). «Биологическая самоорганизация». Международный журнал знаков и семиотических систем. 3 (2): 1–11. Дои:10.4018 / IJSSS.2014070101.
  7. ^ Эванс 1951
  8. ^ Эванс 1956
  9. ^ Маргалеф 1975
  10. ^ О'Нил 1986
  11. ^ Викен и Уланович 1988
  12. ^ Pumain 2006
  13. ^ Иордания и Йоргенсен 2012
  14. ^ Саймон 1969, стр. 192–229
  15. ^ Тексты Саймона на Дои:10.1207 / S15327809JLS1203_4, polaris.gseis.ucla.edu/pagre/simon В архиве 5 июля 2015 г. Wayback Machine или же johncarlosbaez / 2011/08/29 транскрипции В архиве 2015-05-31 в Wayback Machine

Рекомендации

внешняя ссылка