Организм как открытая система

Биологические объекты являются открытыми термодинамическими системами. Они обмениваются с окружающей средой энергией и веществом.

Живой организм – развивающаяся система, которая не находится в стационарном состоянии. Однако обычно в каком-то не слишком большом интервале времени принимают состояние биологической системы за стационарное.

Для организма большая энтропия должна быть в продуктах выделения, а не в продуктах поглощения. Энтропия системы «организм – окружающая среда» возрастает как у изолированной системы, однако энтропия организма при этом остается постоянной. Энтропия – мера неупорядоченности, поэтому можно заключить, что упорядоченность организма сохраняется ценой уменьшения упорядоченности окружающей среды.

При некоторых патологических состояниях энтропия биологических объектов может возрастать, это связано с отсутствием стационарности, увеличением неупорядоченности: так, например, при раковых заболеваниях происходит хаотическое, неупорядоченное разрастание клеток.

Основа функционирования живых систем (клетки, органы, организм) – это поддержание стационарного состояния при условии протекания различных процессов и биохимических реакций. При изменении внешних условий процессы в организме протекают так, что его состояние не будет прежним стационарным состоянием.

Можно указать некоторый термодинамический критерий приспособления организмов и биологических структур к изменениям внешних условий (адаптации). Если внешние условия изменяются (возрастает или уменьшается температура воздуха, влажность и т.п.), но при этом организм (клетки) способен поддерживать стационарное состояние, то организм адаптируется (приспосабливается) к этим условиям и существует. Если же он не способен сохранить стационарное состояние, выходит из него, то это приводит к его гибели. Организм в этом случае не смог адаптироваться, т.е. не смог сравнительно быстро оказаться в стационарном состоянии, соответствующем новым условиям.