Біологічна система - цілісна система компонентів, що виконують певну функцію в живих системах. До біологічних систем відносяться складні системи різного рівня організації: біологічні макромолекули, субклітинні органели, клітини, органи, організми, популяції.
Ознаки біологічних систем - критерії, що відрізняють біологічні системи від об'єктів неживої природи:
1. Єдність хімічного складу. До складу живих організмів входять ті ж хімічні елементи, що і в об'єкти неживої природи. Однак співвідношення різних елементів у живій і неживому неоднаково. У неживій природі найпоширенішими елементами є кремній, залізо, магній, алюміній, кисень. В живих же організмах 98% елементарного (атомного) складу припадає на частку всього чотирьох елементів: вуглецю, кисню, азоту та водню.
2. Обмін речовин. До обміну речовин з навколишнім середовищем здатні всі живі організми. Вони поглинають із середовища елементи живлення і виділяють продукти життєдіяльності. У неживій природі також існує обмін речовинами, однак при синтетичному круговороті вони просто переносяться з одного місця на інше або змінюють свій агрегатний стан: наприклад, змив грунту, перетворення води на пару або лід і ін. У живих же організмів обмін речовин має якісно інший рівень . В круговороті органічних речовин найсуттєвішими є процеси синтезу і розпаду (асиміляція і дисиміляція - см. Далі), в результаті яких складні речовини розпадаються на більш прості і виділяється енергія, необхідна для реакцій синтезу нових складних речовин.
Обмін речовин забезпечує відносну сталість хімічного складу всіх частин організму і як наслідок - сталість їх функціонування в безупинно мінливих умовах навколишнього середовища.
3. Самовідтворення (репродукція, розмноження) - властивість організмів відтворювати собі подібних. Процес самовідтворення здійснюється практично на всіх рівнях життя. Існування кожної окремо взятої біологічної системи обмежена в часі, тому підтримка життя пов'язане з самовідтворенням. В основі самовідтворення лежить утворення нових молекул і структур, обумовлене інформацією, закладеної в нуклеїнової кислоти - ДНК, яка знаходиться в батьківських клітинах.
4. Спадковість - здатність організмів передавати свої ознаки, властивості і особливості розвитку з покоління в покоління. Спадковість забезпечується стабільністю ДНК і відтворенням її хімічної будови з високою точністю. Матеріальними структурами спадковості, що передаються від батьків нащадкам, є хромосоми і гени.
5. Мінливість - здатність організмів набувати нових ознак і властивості; в її основі лежать зміни матеріальних структур спадковості. Це властивість як би протилежно спадковості, але разом з тим тісно пов'язане з нею. Мінливість поставляє різноманітний матеріал для відбору особин, найбільш пристосованих до конкретних умов існування, що, в свою чергу, призводить до появи нових форм життя, нових видів організмів.
6. Ріст і розвиток. Здатність до розвитку - загальна властивість матерії. Під розвитком розуміють необоротне спрямоване закономірне зміна об'єктів живої і неживої природи. В результаті розвитку виникає новий якісний стан об'єкта, змінюється його склад або структура. Розвиток живої форми матерії представлено індивідуальним розвитком (онтогенезом) і історичним розвитком (філогенезом). Філогенез всього органічного світу називають еволюцією.
Протягом онтогенезу поступово і послідовно проявляються індивідуальні властивості організмів. В основі цього лежить поетапна реалізація спадкових програм. Індивідуальний розвиток часто супроводжується зростанням - збільшенням лінійних розмірів і маси всієї особини і її окремих органів за рахунок збільшення розмірів і кількості клітин.
Історичний розвиток супроводжується утворення нових видів і прогресивним ускладненням життя. В результаті еволюції виникло все різноманіття живих організмів на Землі.
7. Подразливість - це специфічні виборчі відповідні реакції організмів на зміни навколишнього середовища. Будь-яке зміна навколишніх організм умов являє собою по відношенню до нього роздратування, а його відповідна реакція є проявом подразливості. Відповідаючи на впливу факторів середовища, організми взаємодіють з нею і пристосовуються до неї, що допомагає їм вижити.
Реакції багатоклітинних тварин на подразники, здійснювані і контрольовані центральною нервовою системою, називаються рефлексами. Організми, які не мають нервової системи, позбавлені рефлексів, і їх реакції виражаються в зміні характеру руху (таксиси) або зростання (тропізми).
8. Дискретність (від лат. Discretus - розділений). Будь-яка біологічна система складається з окремих ізольованих, тобто відокремлених або відмежованих в просторі, але тим не менш, тісно пов'язаних і взаємодіючих між собою частин, що утворюють структурно-функціональну єдність. Так, будь-яка особина складається з окремих клітин з їх особливими властивостями, а в клітинах також дискретно представлені органели і інші внутрішньоклітинні освіти.
Дискретність будови організму - основа його структурної впорядкованості. Вона створює можливість постійного самооновлення системи шляхом заміни зношених структурних елементів без припинення функціонування всієї системи в цілому.
10. Ритмічність - властивість, властиве як живий, так і неживої природи. Вона зумовлена різними космічними і планетарними причинами: обертанням Землі навколо Сонця і навколо своєї осі, фазами Місяця і т.д. Ритмічність проявляється в періодичних змінах інтенсивності фізіологічних функцій і формотворчих процесів через певні рівні проміжки часу. Добре відомі добові ритми сну і неспання у людини, сезонні ритми активності і сплячки у деяких ссавців і багато інших. Ритмічність спрямована на узгодження функцій організму з періодично мінливих умов життя.
11. Енергозалежність. Біологічні системи є «відкритими» для надходження енергії. Під «відкритими» розуміють динамічні, тобто які не перебувають в стані спокою системи, стійкі лише за умови безперервного доступу до них речовин і енергії ззовні. Живі організми існують до тих пір, поки в них надходять з навколишнього середовища енергія і речовини у вигляді їжі. У більшості випадків організми використовують енергію Сонця: одні безпосередньо - це фотоавтотрофи (зелені рослини і ціанобактерії), інші опосередковано, у вигляді органічних речовин споживаної їжі, - це гетеротрофи (тварини, гриби і бактерії).
Найголовніша відмінність живих організмів від елементів неживої природи - постійний обмін речовинами і енергією між організмом і навколишнім середовищем. Ось основні властивості живого:
Дихання - процес, при якому відбувається газообмін між організмом і навколишнім середовищем.
Харчування - засвоєння поживних речовин, їжі живим організмом.
Виділення - процес виведення непотрібних або шкідливих для організмів продуктів життєдіяльності.
Рух - зміна тіла або частин тіла особини в просторі.
Зростання - збільшення маси і розмірів особини за рахунок процесів біосинтезу.
Розвиток - удосконалення організму протягом життя.
Подразливість - здатність організму вибірково реагувати на впливу навколишнього середовища.
Розмноження - відтворення собі подібних особин.
Спадковість - властивість передавати нащадкам свої ознаки.
Життя - активна форма існування матерії, в деякому сенсі вища в порівнянні з її фізичної і хімічної формами існування; сукупність фізичних і хімічних процесів, що протікають в клітині, що дозволяють здійснювати обмін речовин і її розподіл
Рівень організації живого - ієрархічно супідрядні рівні організації біосистем, що відображають рівні їх ускладнення. Найчастіше виділяють сім основних структурних рівнів життя: молекулярний, клітинний, тканинний, організменний, популяційно-видовий, биогеоценотический і біосферний. У типовому випадку кожен з цих рівнів є системою з підсистем нижчого рівня і підсистемою системи вищого рівня.
Молекулярний рівень організації - це рівень функціонування біологічних макромолекул - біополімерів: нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів, ліпідів, стероїдів. З цього рівня починаються найважливіші процеси життєдіяльності: обмін речовин, перетворення енергії, передача спадкової інформації. Цей рівень вивчають: біохімія, молекулярна генетика, молекулярна біологія, генетика, біофізика.
Клітинний рівень - це рівень клітин (клітин бактерій, ціанобактерій, одноклітинних тварин і водоростей, одноклітинних грибів, клітин багатоклітинних організмів). Клітина - це структурна одиниця живого, функціональна одиниця, одиниця розвитку. Цей рівень вивчають цитологія, цитохімія, цитогенетика, мікробіологія.
Тканинний рівень організації - це рівень, на якому вивчається будова і функціонування тканин. Досліджується цей рівень гістологією і Гистохимія.
Організменний рівень організації - це рівень одноклітинних, колоніальних і багатоклітинних організмів. Специфіка организменного рівня в тому, що на цьому рівні відбувається декодування і реалізація генетичної інформації, формування ознак, притаманних особам даного виду. Цей рівень вивчається морфологією (анатомією і ембріологією). фізіологією, генетикою, палеонтологією.
Популяційно-видовий рівень - це рівень сукупностей особин - популяцій і видів. Цей рівень вивчається систематикою, таксономії, екологією, біогеографією, генетикою популяцій. На цьому рівні вивчаються генетичні та екологічні особливості популяцій, елементарні еволюційні фактори і їх вплив на генофонд (мікроеволюція). проблема збереження видів.
Екосистемний рівень організації - це рівень мікроекосістему, мезоекосістем, макроекосістем. На цьому рівні вивчаються типи харчування, типи взаємовідносин організмів і популяцій в екосистемі, чисельність популяцій, динаміка чисельності популяцій, щільність популяцій, продуктивність екосистем, сукцессии. Цей рівень вивчає екологія.
Біосферний уровеньорганізаціі живої матерії. Біосфера - це гігантська екосистема, яка займає частину географічної оболонки Землі. Це мега-екосистема. У біосфері відбувається круговорот речовин і хімічних елементів, а також перетворення сонячної енергії. Це найвищий рівень, без чого неможлива життєдіяльність організмів, що мешкають на Землі.