Філософські передумови обґрунтування загальної теорії систем можна знайти у великого англійського матеріаліста Френсіса Бекона [1561–1626]

Бекон писав, що ніхто не відшукає природу речі в самій речі, і вишукування повинне бути розширене до більш загального. Ця думка може чи вважатися не першим чітким визначенням того, що всяка частка представляє собою елемент більш загального.

Надалі вчені різних країн неодноразово зверталися до аналізу зв'язків між компонентами систем, причому й абіогенних, і біологічної, і соціальних. Істотне узагальнення в 50-і роки XX століття було зроблено австрійським математиком Л. фон Берталанфі.

1. Система – це комплекс елементів, що перебувають у взаємодії, при цьому ступінь їх взаємодії така, що робить неправомочним аналітичний підхід як метод вивчення системи. У той же час, ціле не може бути описано тими ж залежностями, якими можуть бути описані процеси в елементах системи.

Отже, дана теза загальної теорії систем припускає необхідність особливих методів для цілісного вивчення системи.

2.Наявність ізоморфних, тобто однакових, процесів у різних категоріях природних явищ, вимагає загальних законів.

3.Таким загальним законом може бути відомий принцип, сформульований Ле–Шательє: усяка система рухливої рівноваги під дією зовнішнього впливу змінюється так, що ефект зовнішнього впливу зводиться до мінімуму.

Ця остання, дуже важлива теза допомагає представити, принаймні, кінцеві завдання дослідження за допомогою методів, якими тільки й можна вивчати ціле як систему. Ці кінцеві завдання – визначення стійкості системи за певними параметрами. У біології такими параметрами можуть бути параметри гомеостазіса як організму, так і популяції, і параметри індикаторів продуктивності угруповань.

4. Властивості цілого породжені властивостями елементів, у той же час властивості елементів несуть властивості цілого.

5. Не завжди й не тільки прості причинно-наслідкові відносини пояснюють функціонування системи.

Справедливість цієї тези підтверджується наявністю й реальністю принципу зворотного зв'язку, на підставі якого, як ми знаємо, кінцевий ефект функціонування системи може змінити початкові процеси, так що новий кінцевий ефект буде мати зворотне значення.

6.Джерело перетворення системи лежить у самій системі. У цьому причина її самоорганізованості.

7.Той самий матеріал або компонент системи може виступати в різних обличчях.

Берталанфі думає, що розвиток системного підходу полягає в переході від вербальності (словесного опису) до обмеженого математезуванню, а далі до математичного, а не фізичному розгляду біологічних систем. Отже, головне – математичне вираження співвідношень між змінними, що описують поведінку системи. Загальна теорія систем дозволила, таким чином, побачити ієрархію структур у живих системах і встановити наявність парціальних систем, тобто більше часткових систем, що входять до складу загальних.

Уявлення про ієрархію систем стало тією основою, на якій виникло й розвилося уявлення про рівні організації живої матерії. Тепер прийнято говорити про молекулярний, клітинний, організменний, популяційний і біоценотичні рівні організації живої матерії.

Далі принципи загальної теорії систем, як і принципи кібернетики, дозволили встановити, що ціле впливає на частині шляхом певних каналів керування. Такими каналами можуть бути, насамперед, генетична система й системи, подібні тим, які описуються системою регулярних синтезів, тобто системою регуляційних метаболітів.

Аналізуючи явище біологічного різноманіття, необхідно постійно враховувати системність, багаторівневий характер біологічних явищ. Загальна теорія систем припускає цілісне розуміння біологічних явищ, де всі біохімічні процеси регулюються геномом; геном не існує поза організмом, організм – поза видом, вид – поза екосистеми, а екосистема – поза географічним середовищем.

 

2.2. Генетичне різноманіття

Природне багатство нашої планети пов'язане з розмаїтістю генетичних варіацій.

Генетична різноманіття, тобто підтримка генотипічної гетерозиготності, поліморфізму та іншої генотипічної мінливості, що викликана адаптаційною необхідністю в природних популяціях, представлено наслідуваною розмаїтістю усередині й між популяціями організмів.

Генетична різноманіття визначається варіюванням послідовностей 4 комплементарних нуклеотидів у нуклеїнових кислотах, що становлять генетичний код. Кожний вид несе в собі величезну кількість генетичної інформації: ДНК бактерії містить близько 1 000 генів, гриби – до 10 000, вищі рослини – до 400 000. Величезна кількість генів у багатьох квіткових рослин і вищих таксонів тварин. Наприклад, ДНК людини містить більше 30 тис. генів.

Нові генетичні варіації виникають в особин через генні й хромосомні мутації, а також в організмів, яким властиве статеве розмноження, через рекомбінацію генів. Генетичні варіації можуть бути оцінені в будь-яких організмах, від рослин до людини, як число можливих комбінацій різних форм від кожної генної послідовності.

Інші різновиди генетичного різноманіття, наприклад кількість ДНК на клітину, структура й кількість хромосом, можуть бути визначені на всіх рівнях організації живого.

Різна життєздатність відбивається в змінах частот генів у генофонді і є реальним відбиттям еволюції. Значення генетичних варіацій очевидне: вони надають можливості для здійснення еволюційних змін і, якщо це необхідно, штучного добору.

Тільки невелика частина (близько 1 %) генетичного матеріалу вищих організмів вивчена в достатній мері, коли ми можемо знати, які гени відповідають за певні прояви фенотипу організмів. Для більшої частини ДНК її значення для варіації життєвих форм залишається невідомим.

Кожний з 10⁹ різних генів, розподілених у світовий біоті, не робить ідентичного внеску у формування різноманіття. Зокрема, гени, що контролюють фундаментальні біохімічні процеси, є строго консервативними в різних таксонах і, в основному, демонструють слабку варіабельність, що сильно пов'язана з життєздатністю організмів.

Якщо судити про втрату генофонду з погляду генної інженерії, приймаючи до увага те, що кожна форма життя унікальна, вимирання всього лише одного дикого виду означає безповоротну втрату від тисячі до сотень тисяч генів з невідомими потенційними властивостями. Генна інженерія могла б використати цю різноманіття для розвитку медицини й створення нових харчових ресурсів. Однак руйнування місцеперебувань і обмеження розмноження багатьох видів приводить до небезпечного зменшення генетичної мінливості, скорочуючи їх здатності адаптуватися до забруднення, змінам клімату, хворобам і іншим несприятливим факторам. Основний резервуар генетичних ресурсів – природні екосистеми – виявився значно зміненим або зруйнованим. Зменшення генотипічного різноманіття, що відбувається під впливом людини, ставить на грань ризику можливість майбутніх адаптації в екосистемах.

Біологічна еволюція – це процес накопичення змін в організмах і збільшення їх різноманіття в часі. Еволюційні зміни зачіпають всі сторони існування живих організмів: їх морфологію, фізіологію, поведінку й екологію. В основі усіх цих змін лежать генетичні зміни, тобто зміни спадкоємної речовини, що, взаємодіючи із середовищем, визначає всі ознаки організмів. На генетичному рівні еволюція являє собою накопичені змін у генетичній структурі популяцій.

Організми, що володіють удалими варіантами ознак, мають більшу ймовірність у порівнянні з іншими організмами вижити й залишити нащадків. Внаслідок цього корисні варіації в ряді поколінь будуть накопичуватися, а шкідливі або менш корисні витіснятися, елімінуватися. Це й називається процесом природного добору, що відіграє провідну роль у визначенні напрямку й швидкості еволюції.

 

2.3. Видове різноманіття

Під поняттям «мир живих організмів» звичайно розглядаються види. Термін «біорізноманіття» часто розглядають як синонім «видової різноманіття», зокрема «багатства видів», що є кількістю видів у певнім місці або біотопі. Загальне біорізноманіття звичайно оцінюють як загальне число видів у різних таксономічних групах. На сьогоднішній день описане близько 1,5 млн. видів, тоді як, по оцінках фахівців, на планеті сьогодні живе від 5 до 100 млн. видів. Більше консервативні дослідники вважають, що їх 12,5 млн.