К ОНЦЕПЦИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К ИЗУЧЕНИЮ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО Пути к пониманию системности живого, основные положения и принципы общей теории систем, признаки системности в приложении к живой материи, уровни организации живой материи

Пути к пониманию системности живого Биологическое разнообразие является характерной чертой всего живого, определяющей возможность существования и функционирования как отдельных видов, отдельных экосистем, так и биосферы в целом. Именно биоразнообразие является показателем сложности биологических систем, разнокачественности их компонентов. Концепция системного подхода к изучению организации живого рассматривает все живое на любом уровне его организации как дискретные материальные системы и комплексы взаимодействующих систем.

Пути к пониманию системности живого Согласно П.В.Матекину, концепция о живом как о системах взаимодействующих частей развивалась тремя путями. Первый путь – формирование знаний о взаимодействии частей, слагающих организм, т. е. познание организма как целого. Второй путь – развитие представлений о виде как взаимосвязанности индивидов. Третий путь - развитие суждений о взаимоотношениях разных видов, обитающих совместно. Петр Владимирович Матекин

Путь к пониманию системности живого на уровне организма В развитии представлений о системности живого на уровне организма значительный вклад внесли: Жорж Кювье (работы в области сравнительной анатомии и палеонтологии), Клод Бернар (работы в области физиологии), Ганс Шпеманн и Хильда Мангольд (работы в области эмбриологии), Николай Иванович Вавилов (работы в области генетики).

Путь к пониманию системности живого на уровне организма Жорж Кювье сформулировал (1817) принцип корреляции, или принцип конечных причин. «Всякое организованное существо образует целое, единую замкнутую систему, части которой соответствуют друг другу и содействуют путем взаимного влияния одной конечной цели. Ни одна из этих частей не может измениться без того, чтобы не изменились другие, и, следовательно, каждая из них, взятая отдельно, указывает и определяет все другие». Жорж Леопольд Кювье «Дайте мне одну кость, и я восстановлю животное»

Путь к пониманию системности живого на уровне организма Клод Бернар открыл вазомоторную (сосудодвигательную) функцию нервной системы. Опыт Клода Бернара Клод Бернар «Постоянство и стойкость внутренней среды является условием свободной жизни»

Путь к пониманию системности живого на уровне организма Ганс Шпеманн и Хильда Мангольд открыли явление эмбриональной индукции. Эмбриональная индукция Ганс Шпеманн Опыты Шпеманна

Путь к пониманию системности живого на уровне организма Николай Иванович Вавилов разработал теорию о гомологической наследственной изменчивости «Мутации в близких видах и родах идут, как правило, в одном и том же направлении» Николай Иванович Вавилов

Системность организма Организм - единая саморазвивающаяся и саморегулирующаяся сложная биологическая система, в которой строение и функции всех структурных элементов (клеток, тканей, органов и систем органов) взаимосвязаны, обеспечивая стабильное существование всей системы.

Путь к пониманию системности живого на уровне вида В развитии представлений о системности живого на уровне вида значительный вклад внесли: Джон Рей (работы в области систематики зоологии, ботаники), Карл Линней (работы по созданию единой классификации растительного и животного мира), Петр Петрович Семенов-Тян-Шанский (работы по биогеографии, систематике растений, в области энтомологии), Николай Иванович Вавилов.

Путь к пониманию системности живого на уровне вида Джон Рей Джон Рей сформулировал первое представление о виде: вид – это собрание особей, как дети похожих на родителей.

Путь к пониманию системности живого на уровне вида Карл Линней описал более 4 тыс. видов животных (4236) и около 10 тыс. видов растений, четко обосновал понятие о мономорфизме видов. Карл Линней Система природы «Классификация - Ариаднина нить ботаники. Без нее – хаос»

Путь к пониманию системности живого на уровне вида Петр Петрович Семенов-Тян-Шанский в статье «Таксономические границы вида и его подразделения» (1910) путем обобщения накопленных данных показал разнообразие внутривидовых категорий. Петр Петрович Семенов-Тян-Шанский

Путь к пониманию системности живого на уровне вида Николай Иванович Вавилов рассмотрел целостность вида с позиций генетики, объяснил разнообразие внутривидовых форм неодинаковыми условиями среды с разным направлением естественного отбора, а единство вида - тем, что все внутривидовые формы обмениваются генами. «Линнеевский вид… - обособленная, сложная, подвижная морфофизиологическая система, связанная в своем генезисе с определенной средой и ареалом». Линнеевский вид как система,1931 Николай Иванович Вавилов «Линнеевский вид как система» (1931)

Системность вида Вид - ограниченная или замкнутая система генов, стабильное существование которой возможно лишь благодаря взаимодействию частей этой обособленной системы.

Путь к пониманию системности живого на уровне биотических сообществ В развитии представлений о системности живого на уровне биотических сообществ значительный вклад внесли: Карл Мёбиус (работы в области зоологии, гидробиологии), Артур Джордж Тенсли (работы по изучению типов британской растительности и сохранению природы Великобритании), Владимир Николаевич Сукачев (работы в области фитоценологии, работы по дендрологии, луговедению, по болотоведению, геоботанике, систематике растений).

Путь к пониманию системности живого на уровне биотических сообществ Карл Мёбиус ввел термин «биоценоз» для описания всех организмов, заселяющих определённую территорию (биотоп), и их взаимоотношений. «Нет слова для обозначения сообщества, в котором сумма видов и особей, постоянно ограничиваемая и подвергающаяся отбору под влиянием внешних условий жизни благодаря размножению непрерывно владеет некоторой определенной территорией. Я предлагаю термин «биоценоз» для такого сообщества. Всякое изменение в каком-либо из факторов биоценоза вызывает изменения в других факторах последнего». Устрицы и устричное хозяйство, 1877 Основные типы взаимоотношений видов в биоценозах – это пищевые, пространственные и средообразующие. Карл Мёбиус

Путь к пониманию системности живого на уровне биотических сообществ Артур Джордж Тенсли ввел термин «экосистема» для обозначения совокупности организмов, обитающих в данном биотопе. Артур Джордж Тенсли Экосистема = Биотоп + Биоценоз

Путь к пониманию системности живого на уровне биотических сообществ Владимир Николаевич Сукачёв ввел термин «биогеоценоз» (1942) и создал учение о биогеоценозе, обосновав концепцию биогеоценоза как элементарного хорологического подразделения биосферы. «…Биогеоценозом мы называем всякий конкретный участок земной поверхности, на котором сохраняется определенная система взаимодействий всех компонентов живой (растительность, животный мир и микроорганизмы) и мертвой природы (литосфера, атмосфера и гидросфера), т.е., иными словами, сохраняется однородная система получения и превращения вещества и энергии и обмена ими с соседними биогеоценозами и другими явлениями природы» Основы лесной типологии Владимир Николаевич и биогеоценологии, 1972 Сукачев

Структура биогеоценоза по В.Н.Сукачеву (1964)

Важнейшие особенности биотических сообществ (В. Тишлер, 1971) 1. Сообщества складываются из готовых частей 1. Сообщества складываются из готовых частей (представителей различных видов или целых комплексов видов), имеющихся в окружающей среде. 2. Части сообщества заменяемы. 2. Части сообщества заменяемы. 3. Биотическое сообщество существует в основном за счет уравновешивания противоположно направленных сил. 4. Сообщества основаны на количественной регуляции численности одних видов другими. 5. Размеры биотических сообществ определяются внешними причинами. (В. Тишлер. Сельскохозяйственная экология, 1971) (В. Тишлер. Сельскохозяйственная экология, 1971)

Системность биоценоза Биоценоз - это исторически сложившаяся динамическая, саморегулирующаяся живая система, компоненты (продуценты, консументы, редуценты) которой взаимосвязаны и населяют определенный биотоп.

Становление и развитие общей теории систем Фрэнсис Бэкон: никто не отыщет природу вещи в самой вещи, и изыскание должно быть расширено до более общего. Это трактуется как первое четкое определение того, что всякое частное представляет собою элемент более общего. Немецкий философ Гегель: 1. Целое есть нечто большее, чем сумма частей. 2. Целое определяет природу части 3. Части не могут быть познаны при рассмотрении их вне целого. 4. Части находятся в постоянной зависимости и взаимозависимости.

Становление и развитие общей теории систем Впервые наиболее значительное обобщение в теории систем сделал Людвиг фон Берталанфи (1950-е годы). Людвиг фон Берталанфи

Взгляды Берталанфи 1. «Система есть комплекс взаимодействующих элементов» 2. Наличие изоморфных, т. е. одинаковых, процессов в разных категориях природных явлений, требует общих законов. 3. Свойство целого порождено свойствами элементов, в то же время свойства элементов несут свойства целого. 4. Не всегда и не только простые причинно-следственные отношения объясняют функционирование системы. 5. Источник преобразования системы лежит в самой системе. В этом причина ее самоорганизованности. 6. Один и тот же материал или компонент системы может выступать в разных обличьях.

Основные положения и принципы общей теории систем Признаки любой системы 1. Целостность и делимость 2. Наличие существенных устойчивых связей 3. Организация 4. Эмерджентность Свойства живых систем 1. Целостность и делимость 2. Наличие существенных устойчивых связей 3. Организация 4. Эмерджентность 5. Открытость 6. Иерархичность 7. Способность к саморегулированию, самоорганизации и саморазвитию

Биоразнообразие – показатель сложности живой системы Живая система – объективное единство закономерно связанных друг с другом элементов, обладающее открытостью, иерархичностью, а также способностью к саморегулированию, самоорганизации и саморазвитию. Общая теория систем позволила увидеть иерархию структур в живых системах, на основе которой возникло и развилось понятие об уровнях организации живой материи. Сейчас принято говорить о молекулярном, клеточном, организменном, популяционном и биоценотическом уровнях организации живой материи. И на каждом уровне одним из показателей состояния живой системы, ее организованной сложности может служить биоразнообразие.