Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Обмена в живых системах






Живая система, как и любая иная природная система, под­чиняется законам термодинамики. Элементы живого организ­ма (да и всех. живых систем вообще) постоянно разрушаются и строятся вновь. Этот процесс носит название биологического обновления. Для его обеспечения требуется непрекращающий­ся приток извне вещества и энергии, а также вывод во вне­шнюю среду части продуктов биохимических процессов, вклю­чая тепло. Таким образом, любые функционирующие организ­мы обязательно являются неизолированными, открытыми термодинамическими системами. Благодаря потокам вещества и энергии, проходящим через эти системы, они являются также неравновесными. Если условия существования системы неизмен­ны, то указанные потоки постоянны. В этом случае нерав­новесное состояние стационарно, то есть оно не изменяется со временем (это называют также динамическим равновесием).

Подобно тому, как в термодинамике равновесных систем особым состоянием является равновесное состояние, в тер­модинамике неравновесных систем особую роль играют стационарные состояния. Для живых систем, которые всегда не­равновесны, но поддерживаются в стационарном состоянии, это означает следующее:

1) в течение времени жизни системы ее элементы посто­янно подвергаются распаду, обусловленному увеличением энтропии;

для компенсации возникающей в результате распада не­ упорядоченности в системе совершается работа в форме про­цессов синтеза элементов взамен распавшихся; эта работа обуславливает отрицательную добавку энтропии. Такие процессы создают упорядоченность.

Термодинамика помогает с принципиальной точки зрения осмыслить факт наличия высокой организации в живых системах. Но механизм поддержания такой упорядоченности можно раскрыть, лишь привлекая представления теории управления и кибернетики (науки об управлении и передаче информации в машинах, живых организмах и социальных структурах)

В живой системе реализуется механизм самоуправления и самоорганизации на основе непрерывного обмена информацией с внешней средой. Это обеспечивает выработку самим орга­низмом реакций, направленных на максимальное его при­способление к изменяющимся условиям. Самоорганизация - это процесс создания, поддержания и совершенствования сложной системы без управляющего вмешательства извне. Са­моорганизация и самоуправление в живой системе невозможны без информационных связей между ее элементами.

Самоуправление в живых системах и цели, которые оно преследует, имеют многоуровневый характер, а между уров­нями существует подчиненность (иерархия). Цель первого порядка — обеспечить существование системы. Она достига­ется поддержанием неравновесного стационарного состояния. После достижения этой цели живая система осуществляет под­держание постоянства параметров внутренней среды — гомеостаз (цель второго порядка). Гомеостаз является необходимым условием высокого качества функционирования системы. Цель третьего порядка — достижение оптимальных в данных условиях показателей существования живой системы, в частности максимальной энергетической эффективности и надежности ее функционирования.

Важнейшим информационным аспектом в функциониро­вании живых систем является наличие в них так называемых обратных связей. Принцип обратных связей является одним из основных принципов самоуправления и самоорганизации.

Положительные обратные связи осуществляют такой тип регулирования, который уводит состояние живой системы от первоначального, и играют роль «усилителей» процессов жизнедеятельности. Такого рода связь существует между неограниченными пищевыми ресурсами для некоторого вида жи­рных и их численностью. Наличие одной лишь такой связи привело бы к постоянному росту численности данного вида. Отрицательные обратные связи, наоборот, служат для под­ержания стабильной ситуации в живой системе. Они обеспечивают, например, оптимальную численность популяций в биоценозе, стабильную температуру организма и т.д.

Информационные связи в организме осуществляются по нескольким каналам. Гормональная связь носит химический характер. Гормон химическое вещество, выполняющее роль внутреннего стимулятора определенных процессов в организ­ме; с кровотоком поступает во все сферы организма, но дей­ствует избирательно на отдельные органы. Нервные связи обеспечивают передачу по нервным волокнам информационных импульсов, подключающих необходимые органы к переработке и восприятию информации. Генетическая связь обеспечивает передачу наследственной информации на популяционно-видовом уровне и осуществляется посредством генов.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.