Біологічні системи

Біологі́чні систе́ми — об’єкти органічного світу різної складності (клітини, тканини, органи, системи органів, організми, біоценози, екосистеми включно з біосферою) з декількома рівнями структурно-функціональної організації.

Характеристика

Сукупність взаємопов’язаних елементів, що перебувають у взаємодії. Біологічним системам властива цілісність; відносна стійкість; здатність до адаптації щодо чинників зовнішнього середовища, розвитку, самовідтворення, самовідновлення, еволюції.

Біологічні системи динамічні, оскільки кожну з них характеризує постійний перебіг багатьох процесів, що не збігаються в часі. Біологічні системи відкриті, умовою їхнього існування є обмін речовин (метаболізм), енергії та інформації як між складниками системи, так і між підсистемами всередині системи, зовнішнім середовищем і довкіллям. Найважливішою особливістю біологічних систем є контроль перебігу такого обміну, який забезпечують спеціальні механізми реалізації інформації генетичної і внутрішнього управління, що дозволяють уникнути «термодинамічної смерті» завдяки залученню енергії із зовнішнього середовища.

Функціонування і саморегуляція

Стійкість стаціонарних станів біологічних систем та їхню здатність до переходу із одного стану в інший забезпечують різні механізми саморегуляції.

В основі саморегуляції — принципи негативного або позитивного зворотного зв’язку. За негативного зворотного зв’язку інформація про відхилення певного показника запускає регулятор, який повертає цей показник до вихідного рівня. При цьому значення зміни показника обернено пропорційне значенню початкового відхилення. Цей механізм, а також складніші комбінації кількох механізмів можуть функціонувати на різних рівнях організації біологічних систем:

• на молекулярному — інгібування ключового ферменту за надлишку кінцевого продукту або репресія синтезу ферментів;
• на клітинному — гормональна регуляція і контактне пригнічення, які забезпечують оптимальну щільність клітинної популяції;
• на організмовому — регуляція вмісту глюкози в крові, гомеостаз, який забезпечує стабільність внутрішнього середовища організму.

Спеціальні механізми позитивного зворотного зв’язку забезпечують перехід біологічної системи з одного стаціонарного стану в інший. За позитивного зворотного зв’язку вплив на регульований об’єкт викликає зміну, що співпадає по знаку з початковим відхиленням показника, внаслідок чого система виходить із цього стаціонарного стану. На переходах із одного стаціонарного стану в інший засновані закономірні зміни біологічних систем. Ця трансформація забезпечує їхню адаптацію до змін зовнішніх умов, переміщень, інших активних функцій біологічних систем та їхню еволюцію.

Складні, незалежні від середовища (автономні) рухи біологічних систем можливі завдяки багатоманітності їхніх стаціонарних станів і переходів між ними. У деяких випадках новий стан виявляється є автозмінним, тобто часові коливання значень показників відбуваються у межах певної амплітуди. Такі явища забезпечують періодичні процеси у біологічних системах, їхню тимчасову організацію, функціонування біологічних годинників.

Вивчення та використання

Аналіз поведінки і властивостей біологічних систем здійснюють за допомогою методів фізики, математики, статистики, моделювання, послуговуються підходами кібернетики й термодинаміки. Системний підхід до вивчення біологічних систем застосовують для вирішення багатьох практичних проблем: створення замкнених систем життєзабезпечення, лікування захворювань, пов’язаних із порушенням гомеостазу тощо.

Література

1. Edelman G. M., Gally J. A. Degeneracy and Complexity in Biological Systems // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2001. № 98 (24). P. 13763–13768.
2. Mora T., Bialek W. Are Biological Systems Poised at Criticality? // Journal of Statistical Physics. 2011. № 144. P. 268–302.
3. Бровдій В. М. Еволюційне вчення. Київ : ВЦ «Академія», 2013. 336 с.
4. Рековець Л., Кузьменко Л. Вид як система в системі // Novitates Theriologicae. 2021. № 12. С. 97–104.
5. Kanehisa M., Furumichi M., Sato Y. et al. KEGG: Biological Systems Database as a Model of the Real World // Nucleic Acids Research. 2025. № 53 (D1). P. D672– D677.

Автор

Редакція ВУЕ

Покликання на цю статтю: Біологічні системи // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Біологічні системи (дата звернення: 11.10.2026).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 12.03.2025