Распространение и передача состояний в биосистемах

Для неживой материи свойственна передача состояния от одного элемента системы к другому или от одного тела к другому путем силового или энергетического воздействия. Например, при столкновении одинаковые шарики обмениваются скоростями. Ничего подобного в живых организмах не происходит.

Передача состояния в живых системах управляется с помощью импульсов, которые подобны импульсам электрического тока под действием многих систем организма.

4.2. Эколого–энергетические закономерности биосистем

1. Первый закон энергетической проводимости. Поток энергии, вещества и информации в системе как в целом должен быть сквозным, охватывающим всю систему, иначе система не будет иметь свойства единства.

2. Второй закон энергетической проводимости – закон сохранения жизни. Жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело потока вещества, энергии и информации.

3. Законы сохранения массы. Сумма массы вещества системы и массы эквивалентной энергии, получаемой или отданной системой, постоянны.

Этот закон базируется на взаимодействии между массой и энергией.

DЕ = Dmc², где с – скорость света.

4. Принцип Ле Шателье-Брауна. Открыт одномоментно двумя учеными.

Ле Шателье в 1884 г. открыл закон смещения термодинамического равновесия. В 1887 г. этот закон обосновал Браун опытным путем.

В начале XX в. этот принцип был перенесен на живые системы и стал формулироваться так: при внешнем воздействии, выводящем систему из состояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия минимален.

Еще одна формулировка принципа Ле Шателье: противодействуя внешнему воздействию, система стремится вернуться в исходное состояние, или в состояние равновесия.

В наши дни действие принципа Ле Шателье-Брауна нарушено. Это проявляется в том, что увеличение выбросов углекислого газа в атмосферу, согласно этому принципу, должно бы привести к аналогичному увеличению биомассы.

В настоящее время биомасса снижается, несмотря на возрастание СО₂.

Следствие из принципа Ле Шателье-Брауна:в период наибольших потенциальных темпов развития системы возникают максимальные тормозящие эффекты. В зависимости от силы процесса, тормозящие эффекты могут быть незаметны или скрыты. Примером может служить развитие популяции.

Появление новой популяции происходит на максимуме развития предыдущей. Это и называется принципом торможения развития.

5. Правило затухания процессов.

Насыщающиеся системы с увеличением степени равновесности с окружающей средой или внутреннего гомеостаза характеризуются затуханием в них динамических процессов. Это затухание может быть постепенным (медленным), или линейным, скачкообразным, лавинообразным или эквипотенциальным. Такое явление характерно для насыщающихся растворов (в химии), термодинамических систем (в физике); темпов размножения акклиматизированных животных; экономического развития стран и регионов и других социальных явлений.

Частный случай затухания: закон растворения системы в чужой среде. Установил геофизик Хильми.

При большой разнице культурного острова и окружающей его среды, в которой он находится, этот остров уничтожается. Это же затухание проявляется при искусственном сохранении экосистем малого размера. Например, в заповедниках видовой состав уменьшается, происходит его обеднение.

В социальных системах в обстановке усиления порядка и единообразия структур при отрицательной обратной связи социальная система не становится абсолютно закрытой, но она начинает искусственно ограничивать свои контакты, локализовать их, временно замыкаясь. Идеальный вид замкнутости представляет собой социальные «робинзонады»: в неблагоприятных условиях определенное человеческое сообщество вынуждено для самосохранения «уйти от мира». Так поступали в течение многих веков различные религиозные секты (в России – старообрядцы). Существовали и политические отшельники. В частности, такие группы были порождены гражданской войной в России, и, осев в разных странах, они создавали там замкнутые сообщества – очаги устойчиво самовоспроизводящейся русской культуры.

Такие сообщества существуют по синергетическим законам. Основным смыслом их существования является сохранение и воспроизводство своего прежнего статуса в неблагоприятных условиях отторгающей их среды. Поэтому они инстинктивно осознают, что добиться этого можно лишь абсолютной закрытостью, изолированностью от мира. Здесь создается система ограничений для контактов с людьми другой системы, перекрываются каналы информации (газеты, книги, радио, телевидение). Расплата за это добровольное обрубание положительной обратной связи – диссипативное остывание, застой, стагнация (вспомним старообрядческую семью Лыковых с их бытовым укладом и представлением о мире уровня XVII в.). Замкнутость рождает такой тип устойчивости системы, который препятствует ее развитию. Доведение такой устойчивости до логического конца означает эволюционный тупик.