Ένα βιοσύστημα είναι ένα σύνθετο δίκτυο βιολογικά σχετικών οργανισμών, από παγκόσμιο έως υποατομικό. Αυτή η εννοιολογική απεικόνιση αντικατοπτρίζει τα πολλαπλά συστήματα φωλεοποίησης στη φύση - πληθυσμούς οργανισμών, οργάνων και ιστών. Στη μικροκλίμακα και στη νανοκλίμακα, παραδείγματα βιολογικών συστημάτων είναι κύτταρα, οργανίδια, μακρομοριακά σύμπλοκα και ρυθμιστικές οδοί.
Οργανισμός ως βιοσύστημα
Στη βιολογία, ένας οργανισμός είναι οποιοδήποτε γειτονικό ζωντανό σύστημα μαζί με ζώα, φυτά, μύκητες, πρωτίστες ή βακτήρια. Όλοι οι γνωστοί τύποι όντων στη Γη είναι ικανοί να ανταποκρίνονται σε ερεθίσματα σε κάποιο βαθμό, να αναπαράγονται, να αναπτύσσονται, να εξελίσσονται και να αυτορυθμίζονται (ομοιόσταση).
Ένας οργανισμός ως βιοσύστημα αποτελείται από ένα ή περισσότερα κύτταρα. Οι περισσότεροι μονοκύτταροι οργανισμοί είναι σε μικροσκοπική κλίμακα και επομένως ανήκουν σε μικροοργανισμούς. Οι άνθρωποι είναι πολυκύτταροι οργανισμοί που αποτελούνται από πολλά τρισεκατομμύρια κύτταρα ομαδοποιημένα σε εξειδικευμένους ιστούς και όργανα.
Πολλά και διαφορετικά βιολογικά συστήματα
Οι εκτιμήσεις για τον αριθμό των σύγχρονων ειδών της Γης κυμαίνονται από 10 έως 14 εκατομμύρια, από τα οποία μόνο περίπου 1,2 εκατομμύρια έχουν τεκμηριωθεί επίσημα.
Ο όρος «οργανισμός» σχετίζεται άμεσα με τον όρο «οργάνωση». Μπορεί να δοθεί ο ακόλουθος ορισμός: είναι ένα συγκρότημα μορίων που λειτουργεί ως ένα περισσότερο ή λιγότερο σταθερό σύνολο, το οποίο εμφανίζει τις ιδιότητες της ζωής. Ένας οργανισμός ως βιοσύστημα είναι οποιαδήποτε ζωντανή δομή, όπως φυτό, ζώο, μύκητας ή βακτήριο, που είναι ικανή να αναπτυχθεί και να αναπαραχθεί. Οι ιοί και οι πιθανές ανθρωπογενείς ανόργανες μορφές ζωής εξαιρούνται από αυτήν την κατηγορία επειδή εξαρτώνται από τον βιοχημικό μηχανισμό του κυττάρου ξενιστή.
Το ανθρώπινο σώμα ως βιοσύστημα
Το ανθρώπινο σώμα μπορεί επίσης να ονομαστεί βιοσύστημα. Είναι το σύνολο όλων των οργάνων. Το σώμα μας αποτελείται από μια σειρά βιολογικών συστημάτων που εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες απαραίτητες για την καθημερινή ζωή.
- Το έργο του κυκλοφορικού συστήματος είναι να μετακινεί το αίμα, τις θρεπτικές ουσίες, το οξυγόνο, το διοξείδιο του άνθρακα και τις ορμόνες μέσω των οργάνων και των ιστών. Αποτελείται από την καρδιά, το αίμα, τα αιμοφόρα αγγεία, τις αρτηρίες και τις φλέβες.
- Το πεπτικό σύστημα αποτελείται από μια σειρά διασυνδεδεμένων οργάνων που μαζί επιτρέπουν στο σώμα να απορροφά και να αφομοιώνει την τροφή και να αποβάλλει τα απόβλητα. Περιλαμβάνει το στόμα, τον οισοφάγο, το στομάχι, το λεπτό έντερο, το παχύ έντερο, το ορθό και τον πρωκτό. Ήπαρ και πάγκρεαςπαίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στο πεπτικό σύστημα επειδή παράγουν πεπτικούς χυμούς.
- Το ενδοκρινικό σύστημα αποτελείται από οκτώ κύριους αδένες που εκκρίνουν ορμόνες στο αίμα. Αυτές οι ορμόνες, με τη σειρά τους, ταξιδεύουν σε διαφορετικούς ιστούς και ρυθμίζουν διάφορες σωματικές λειτουργίες.
- Το ανοσοποιητικό σύστημα είναι η άμυνα του οργανισμού ενάντια στα βακτήρια, τους ιούς και άλλα επιβλαβή παθογόνα. Περιλαμβάνει λεμφαδένες, σπλήνα, μυελό των οστών, λεμφοκύτταρα και λευκά αιμοσφαίρια.
- Το λεμφικό σύστημα περιλαμβάνει λεμφαδένες, πόρους και αιμοφόρα αγγεία και παίζει επίσης ρόλο ως άμυνα του οργανισμού. Η κύρια δουλειά του είναι να σχηματίζει και να κινεί λέμφο, ένα διαυγές υγρό που περιέχει λευκά αιμοσφαίρια που βοηθούν το σώμα να καταπολεμήσει τις λοιμώξεις. Το λεμφικό σύστημα αφαιρεί επίσης το υπερβολικό λεμφικό υγρό από τους ιστούς του σώματος και το επιστρέφει στο αίμα.
- Το νευρικό σύστημα ελέγχει τόσο τις εκούσιες (π.χ. συνειδητή κίνηση) όσο και τις ακούσιες ενέργειες (π.χ. αναπνοή) και στέλνει σήματα σε διάφορα μέρη του σώματος. Το κεντρικό νευρικό σύστημα περιλαμβάνει τον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό. Το περιφερικό νευρικό σύστημα αποτελείται από νεύρα που συνδέουν κάθε μέρος του σώματος με το κεντρικό νευρικό σύστημα.
- Το μυϊκό σύστημα του σώματος αποτελείται από περίπου 650 μύες που βοηθούν στην κίνηση, την κυκλοφορία και μια σειρά από άλλες φυσικές λειτουργίες.
- Το αναπαραγωγικό σύστημα επιτρέπει στους ανθρώπους να αναπαράγονται. Το ανδρικό αναπαραγωγικό σύστημα περιλαμβάνει το πέος και τους όρχεις, οι οποίοιπαράγουν σπέρμα. Το γυναικείο αναπαραγωγικό σύστημα αποτελείται από τον κόλπο, τη μήτρα και τις ωοθήκες. Κατά τη σύλληψη, το σπέρμα συγχωνεύεται με ένα ωάριο, το οποίο δημιουργεί ένα γονιμοποιημένο ωάριο που αναπτύσσεται στη μήτρα.
- Το σώμα μας υποστηρίζεται από ένα σκελετικό σύστημα που αποτελείται από 206 οστά που συνδέονται με τένοντες, συνδέσμους και χόνδρο. Ο σκελετός όχι μόνο μας βοηθά να κινούμαστε, αλλά εμπλέκεται και στην παραγωγή αιμοσφαιρίων και στην αποθήκευση του ασβεστίου. Τα δόντια είναι επίσης μέρος του σκελετικού συστήματος, αλλά δεν θεωρούνται οστά.
- Το αναπνευστικό σύστημα επιτρέπει την πρόσληψη ζωτικού οξυγόνου και την απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα σε μια διαδικασία που ονομάζουμε αναπνοή. Αποτελείται κυρίως από την τραχεία, το διάφραγμα και τους πνεύμονες.
- Το ουροποιητικό σύστημα βοηθά στην αποβολή ενός άχρηστου προϊόντος που ονομάζεται ουρία από το σώμα. Αποτελείται από δύο νεφρά, δύο ουρητήρες, ουροδόχο κύστη, δύο σφιγκτήρες και μια ουρήθρα. Τα ούρα που παράγονται από τα νεφρά ταξιδεύουν στους ουρητήρες προς την ουροδόχο κύστη και εξέρχονται από το σώμα μέσω της ουρήθρας.
- Το δέρμα είναι το μεγαλύτερο όργανο του ανθρώπινου σώματος. Μας προστατεύει από τον έξω κόσμο, βακτήρια, ιούς και άλλα παθογόνα και βοηθά στη ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος και στην αποβολή των άχρηστων προϊόντων μέσω του ιδρώτα. Εκτός από το δέρμα, το δερματικό σύστημα περιλαμβάνει τα μαλλιά και τα νύχια.
Ζωτικά Όργανα
Οι άνθρωποι έχουν πέντε ζωτικά όργανα που είναι απαραίτητα για την επιβίωση. Αυτά είναι ο εγκέφαλος, η καρδιά, τα νεφρά, το συκώτι και οι πνεύμονες.
- Ο ανθρώπινος εγκέφαλος είναι το κέντρο ελέγχου του σώματος, που λαμβάνει και μεταδίδεισήματα σε άλλα όργανα μέσω του νευρικού συστήματος και μέσω των εκκρινόμενων ορμονών. Είναι υπεύθυνο για τις σκέψεις, τα συναισθήματα, τη μνήμη και τη γενική αντίληψη του κόσμου.
- Η ανθρώπινη καρδιά είναι υπεύθυνη για την άντληση αίματος σε όλο μας το σώμα.
- Η δουλειά των νεφρών είναι να απομακρύνουν τα απόβλητα και τα επιπλέον υγρά από το αίμα.
- Το συκώτι έχει πολλές λειτουργίες, όπως αποτοξίνωση επιβλαβών χημικών ουσιών, διάσπαση φαρμάκων, φιλτράρισμα του αίματος, έκκριση χολής και παραγωγή πρωτεϊνών για την πήξη του αίματος.
- Οι πνεύμονες είναι υπεύθυνοι για την αφαίρεση του οξυγόνου από τον αέρα που αναπνέουμε και τη μεταφορά του στο αίμα μας, όπου μπορεί να σταλεί στα κύτταρά μας. Οι πνεύμονες αφαιρούν επίσης το διοξείδιο του άνθρακα που εκπνέουμε.
Διασκεδαστικά γεγονότα
- Το ανθρώπινο σώμα περιέχει περίπου 100 τρισεκατομμύρια κύτταρα.
- Ο μέσος ενήλικας παίρνει πάνω από 20.000 αναπνοές την ημέρα.
- Κάθε μέρα, τα νεφρά επεξεργάζονται περίπου 200 λίτρα (50 γαλόνια) αίματος για να φιλτράρουν περίπου 2 λίτρα αποβλήτων και νερού.
- Οι ενήλικες αποβάλλουν περίπου ενάμιση τέταρτο (1,42 λίτρα) ούρων κάθε μέρα.
- Ο ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει περίπου 100 δισεκατομμύρια νευρικά κύτταρα.
- Το νερό αποτελεί περισσότερο από το 50 τοις εκατό του σωματικού βάρους ενός ενήλικα.
Γιατί ένας οργανισμός ονομάζεται βιοσύστημα;
Ένας ζωντανός οργανισμός είναι μια ορισμένη οργάνωση ζωντανής ύλης. Είναι ένα βιοσύστημα, το οποίο, όπως κάθε άλλο σύστημα, περιλαμβάνειαλληλένδετα στοιχεία, όπως μόρια, κύτταρα, ιστοί, όργανα. Τα πάντα σε αυτόν τον κόσμο αποτελούνται από κάτι, μια ορισμένη ιεραρχία είναι επίσης χαρακτηριστική ενός ζωντανού οργανισμού. Αυτό σημαίνει ότι τα κύτταρα αποτελούνται από μόρια, οι ιστοί από κύτταρα, τα όργανα από ιστούς και τα συστήματα οργάνων αποτελούνται από όργανα. Οι ιδιότητες των βιοσυστημάτων περιλαμβάνουν επίσης την ανάδυση, που σημαίνει την εμφάνιση ποιοτικά νέων χαρακτηριστικών που υπάρχουν όταν τα στοιχεία συνδυάζονται και απουσιάζουν σε προηγούμενα επίπεδα.
Κύτταρο ως βιοσύστημα
Ένα μεμονωμένο κύτταρο μπορεί επίσης να ονομαστεί πλήρες βιοσύστημα. Αυτή είναι μια στοιχειώδης μονάδα που έχει τη δική της δομή και το δικό της μεταβολισμό. Είναι σε θέση να υπάρχει ανεξάρτητα, να αναπαράγει το δικό του είδος και να αναπτύσσεται σύμφωνα με τους δικούς του νόμους. Η βιολογία έχει μια ολόκληρη ενότητα αφιερωμένη στη μελέτη της που ονομάζεται κυτταρολογία ή κυτταρική βιολογία.
Ένα κύτταρο είναι ένα στοιχειώδες ζωντανό σύστημα που περιλαμβάνει μεμονωμένα στοιχεία που έχουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά και εκτελούν τα λειτουργικά τους καθήκοντα.
Σύστημα πολύπλοκο
Ένα βιοσύστημα αποτελείται από τον ίδιο τύπο ζωντανής ύλης: από μακρομόρια και κύτταρα έως πληθυσμιακές κοινότητες και οικοσυστήματα. Έχει τα ακόλουθα επίπεδα οργάνωσης:
- επίπεδο γονιδίου;
- κυτταρικό επίπεδο;
- όργανα και συστήματα οργάνων;
- οργανισμοί και συστήματα οργανισμών;
- πληθυσμοί και συστήματα πληθυσμού;
- κοινότητες και οικοσυστήματα.
Βιολογικόσυστατικά διαφόρων επιπέδων οργάνωσης με μια ορισμένη σειρά αλληλεπιδρούν με την άψυχη φύση, την ενέργεια και άλλα αβιοτικά συστατικά και ουσίες. Ανάλογα με την κλίμακα, διαφορετικά συστήματα αποτελούν αντικείμενο μελέτης διαφορετικών κλάδων. Η γενετική ασχολείται με τα γονίδια, η κυτταρολογία με τα κύτταρα. Τα όργανα αναλαμβάνονται από τη φυσιολογία. Οι οργανισμοί μελετώνται από την ιχθυολογία, τη μικροβιολογία, την ορνιθολογία, την ανθρωπολογία και ούτω καθεξής.
