Механізм стійкості, фактори і механізми змінюваності систем

 

 

 

Будь-яка система в тому числі і екосистема має матеріально-інформаційну природу. Незважаючи на те, що екосистема наскільки матеріальна на скільки і інформаційна.

Під матеріальною основою системи розуміють сукупність об’єднаних у системне ціле матеріальних елементів, що дозволяє здійснювати комплекс функцій, необхідних для існування і розвитку системи.

Слід наголосити, що основним призначенням матеріальної основним призначенням матеріальної основи слова, тобто виконання роботи для здійснення метаболізму (речовинно-енергетично-інформаційного обліку).

Інформаційна основа має нематеріальну сутність, що пов’язує в системне ціле матеріальні системи і забезпечує в просторі та часі впорядкованість системи (включаючи її стійкість і мінливість).

Слід зазначити, що основним призначенням інформаційної основи-управління процесами роботи, що виконується системою для здійснення метаболізму. Інформаційна система виконує наступні функції: формує пам’ять системи та її підсистем; проводити збір, обробку і аналіз первинної інформації; здійснює виробництво нової інформації.

Будь-яка система здатна виконувати роботу, яку умовно можна розділити на два види: роботу внутрішнього обміну.  При цьому  суть внутрішнього обміну   полягає у вилучені вільної  енергії  з речовинно-енергетично-інформаційних потоків, що імпортуються системою із зовнішнього середовища. Тоді як основним завданням зовнішнього обміну є здійснення процесів метаболізму із зовнішнім середовищем. Для виконання завдань внутрішнього і зовнішнього обміну система повинна реалізовувати наступні функції:

• збір, зберігання та відтворення інформації;
• утримання просторового взаємозв'язку (тобто структури) окремих складових (підсистем) системи;
• підтримання в  часі  порядку  процесів,  що  відбуваються  в  системі,  зокрема,  синхронізація  діяльності окремих ланок;
• здійснення процесів трансформації речовинно-енергетично-інформаційних потоків (далі-потоків) з метою вилучення вільної енергії;
• транспортування зазначених потоків всередині системи;
• відновлення  (репродукція) функціональних  підсистем,  що  втрачають  свої  властивості  в  результаті „спрацювання” або під дією проникаючих з потоками в систему шкідливих агентів (тобто йдеться про своєрідний „капітальний і поточний ремонт” компонентів системи);
• вилучення із зовнішнього середовища речовин, енергії та інформації („негативна ентропія”);
• видалення в зовнішнє середовище відходів діяльності системи („позитивна ентропія”);
• захист системи від негативної дії зовнішнього середовища;
• корегування  (підлаштування)   діяльності  окремих  підсистем   залежно  від   параметрів   потоків,   що потрапляють у систему і циркулюють у ній.

Зазначені функції  реалізуються  на основі  діяльності відпові матеріальної та інформаційної основ. У кожній підсистемі виділяються три ключові функціональні блоки, які умовно можна назвати:

1)робочий;

2)репродуктивний;

3)корегуючий.

Робочийблокпов'язаний зі здійсненням функцій просторово-часового управління потоками та їх трансформацією з метоювилучення вільної енергії. Фактично цей блок реалізує основну мету функціонування системи.

Репродуктивний  блок-це матеріально-інформаційні  засо відповідної підсистеми, тобто, по суті, за відтворення „робочого блоку”.

Блок корегування призначений для управління станом (режимом) системи.

Від діяльності блоку корегування залежать умови стійкості системи, а часто і взагалі и цілісність та існування.

Одночасно зазначимо, що на систему можуть впливати зовнішні чинники і система має також здатність відповідати на це зворотнім впливом.

Зворотнім зв’язком називається зворотній вплив системи у відповідь на вплив зовнішній.

При цьому або гасити, або навпаки підсилювати дію чинника зовнішнього середовища. Цим чинником може бути  механічна,  теплова,  електромагнітна, хімічна та  інші  види  дій.  При цьому розрізняють  два  види  цих зв’язків: позитивний; негативний.

При негативному зворотньому зв’язку система своєю поведінкою послаблює дію зовнішнього чинника. При позитивному зворотньому зв’язку система своєю поведінкою посилює дію зовнішнього чинника. Механізм негативного зворотнього зв’язку забезпечує підтримання існуючого гомеостазу. За видами дії механізмів негативного зворотнього зв’язку можна виділити: підвищувальні і знижувальні. Підвищувальні пов’язані з необхідністю підвищення певних параметрів системи, а знижувальні із зменшенням певних параметрів системи.

За напрямком дії механізми поділяють на: ендогенні і екзогенні. При цьому ендогенні–діють усередині системи, а екзогенні–механізми, спрямовані на зовні, із системи.

У разі дії механізму позитивного зворотнього зв’язку система перебудовує свою організаційну структуру, змінюючи при цьому і рівень гомеостазу. Інакше кажучи, механізм позитивного зворотнього зв’язку спрямований на трансформацію рівня гомеостазу. За видами зміни рівня гомеостазу виділяють три групи які: підвищують рівень; імітують зміну рівня.

Слід зазначити, що за характером змін трансформації гомеостазу можуть бути: оборотні і зворотні.

При оборотних трансформаціях передбачається можливість повернення до попереднього рівня гомеостазу без якісних змін у системі, необоротні–пов’язують з неможливістю повернення до колишнього якісного стану системи.

Заслуговують на обговорення і характеристики, що обумовлюють стійкий розвиток систем, а саме їх витривалість; толерантність; резистентність; стабільність; стійкість; вразливість; еластичність (табл. 5.1.). 

В заключення слід відзначити, що механізми негативного зв’язку забезпечують існуючу стійкість системи (підтримання існуючого гомеостазу), а механізми позитивного зворотнього зв’язку стосуються забезпечення майбутньої стійкості систем, яка настане після трансформації нинішнього рівня гомеостазу.

 

 

Суспільство як і природа постійно зазнає змін. Ці зміни умовно поділяються на: детерміновані (визначені) і не детерміновані (невизначені).

Детермінованими змінами слід вважати такі визначені зміни, коли параметри кожного майбутнього стану системи обумовлені і чітко визначені (відсутня випадковість). Недетермінованими змінами слід вважати такі невизначені зміни, коли майбутні стани системи обумовлені факторами випадковості (стохастичності) і невизначеності (імовірності).

Другим фактором, що визначає розвиток систем є спадковість. Спадковість це здатність системи повторювати свої характерні ознаки й особливості в ряді наступних змін. Завдяки спадковості „майбутнє залежить від минулого”.

Третім фактором розвитку є добір, який є інструментом найбільш ефективних станів систем.

Під добором слід розуміти виділення будь-якого, або будь-чого з якогось середовища за певною ознакою.

На думку вчених добір є інструментом пошуку найбільш ефективних станів системи. За формою добір відповідає засобом досягнення мети, а за критерієм добору здійснюється як мінімум розсіювання енергії, або зменшення ентропії.

Розрізняють адаптацій і біфоркаційні механізми змін систем.

Адаптаційні механізми передбачають такі зміни в системі, яке її пристосування до впливів зовнішнього середовища без втрат системою її ознак.

Адаптація в біології—анатомічна структура, фізіологічний процес, або реакція в поведінці організму, яка розвинулась за деякий проміжок часу в процесі еволюції таким чином, що стала підвищувати довготривалий репродуктивний успіх даного організму. Термін «адаптація» також інколи використовується як синонім природного відбору, але більшість біологів не схвалюють такого використання.

Ефект адаптації може бути показаний протягом геологічного проміжку часу, або протягом життя одного індивіда чи групи.

Організми, що адаптовані до свого оточуючого середовища, здатні до наступних дій:

• Отримувати повітря, воду, їжу та поживні речовини;
• Пристосовуватись до фізичних характеристик оточуючого середовища, таких як температура, освітленість та вологість;
• Захищатись від природніх ворогів;
• Розмножуватись;
• Реагувати на зміни оточуючого середовища.

Адаптації—це спосіб, завдяки якому живий організм відповідає на тиск навколишнього середовища. Одна із звичайних форм фізичної адаптації називається акліматизацією.

Адаптації можуть бути структурними, фізіологічними, або адаптаціями поведінки.

Структурні адаптації—це спеціальні частини організму, що  допомагають  йому  виживати  в  природніх умовах. Наприклад, такими адаптаціями можуть бути колір шкіри, форма тіла, або відозміни покривів.

Адаптації поведінки—це відозміни поведінкових реакцій організму у відповідь на зміни в оточуючому середовищі. Наприклад, це можуть бути умовні або безумовні рефлекси.

Фізіологічні адаптації—це системи всередині організму, що дозволяють виконувати деякі біохімічні або фізіологічні процеси—секрецію яду, підтримання температури тіла, нейтралізацію токсинів при травленні і т.ін.

Можливою є ситуація, коли деяка перевага, що її надає адаптація, з часом зменшується, аж до стану, коли минула адаптація стає шкідливою для виживання виду. Таке явище відомо під назвою «маладаптація», і може зустрічатись серед рослин, тварин або людей в таких областях як біологічні процеси, психологія, та безумовні рефлекси.

Акліматизація. Існує велика різниця між адаптацією та зовнішньо схожою на неї акліматизацією. Адаптація виникає та  стабілізується  протягом  поколінь,  що  змінюють  одне  одного;  акліматизація  ж  відбувається  на проміжку часу всередині життєвого циклу однієї особини, і звичайно пов'язана з набагато менш критичними впливами оточуючого середовища.

Організми,  що  не  можуть адаптуватись  до  навколишнього  середовища,  покидають  його  або  вимирають. Термін «вимирання» в контексті адаптації означає, що доля організмів, що гинуть протягом деякого проміжку часу, постійно перевищує долю організмів, які народжуються, і цей проміжок часу достатньо великий для повного вимирання популяції.

Біфуркаційні механізми передбачають такий характер змін у системі, за якої система втрачає свої ознаки і відомості і набуває нової якості.

Біфуркаційні зміни, за яких система „забуває” минулий стан, різко прискорює темпи розвитку.

Стани у яких може перебувати система поділяють на три види: стаціонарний стан (стан спокою); стан порушення (турбулентності); стан рефрактерності (стан заспокоєння).

У  випадках  порушення  стану  системи  вона  виходить  зі  стану  і  стрибкоподібно  змінює  значення  своїх параметрів. Тобто система переживає „кризу” (за якої порушуються зв’язки між елементами системи) і виникає багатоваріантність продовження стану системи та створюються передумови необоротності розвитку системи.

 

 

Важливою характеристикою систем є її пам’ять.

Пам’ять системи–це здатність її накопичувати, зберігати і відтворювати інформацію.

При  допомозі  пам’яті  система  найбільш  ефективні  свої  стани.  Слід  зазначити,  що  процеси  розвитку, будуються на використанні пам’яті у наступних процесах: забезпечення погодженості окремих блоків системи; підтримання гомеостазу; трансформації гомеостазу.

Пам’ять є вирішальним чинником необхідних передумов розвитку: необоротності, спрямованості, закономірностей. Одночасно вона є умовою реалізації таких факторів розвитку як: мінливості, спадковості і добору.

Час протягом якого системи здатна розвиватися, відповідає, як правило, її інформаційній ємності (пам’яті), а темпи розвитку системи залежать від здатності її накопичувати, закріпляти і відтворювати інформацію.

Для систем характерні певні стани  формування  її пам’яті:  пам’ять неживій природі;  генетична пам’ять;

екосистемна пам’ять; мозок; соціальна пам’ять; комп’ютер; Інтернет, штучні інформаційні системи.

Пам’ять у неживій природі це ті фізичні закони, яких неухильно дотримуються об’єкти мікро-, макро-,мегасфер світобудови.

Екосистемна пам’ять ґрунтується на тому, що кожний її елемент (трофічні ланцюги, особливості ландшафту, кліматичні компоненти) диктують свої встановленні правила мешканцям системи.

Соціальна пам’ять це система інформаційних механізмів спадкування і закріплення соціальних змін, що забезпечують відтворення організаційних основ, суспільних відносин, процесів регламентацій і в суспільних структурах.

Генетична пам’ять це система (один „алфавіт”), яка на рівні біологічного виду здатна передавати всі дані, необхідні для відтворення і життєзабезпечення наступних поколінь.

 

1.Охарактеризуйте фактори і механізми змінюваності систем.

2.Що таке стійкість систем?.

3.Що таке біфуркаційні зміни в системі?