Биосистемы

Экология: биология взаимодействия. 1.11. (дополнение) Научный метод

Екологія: біологія взаємодії. 1.11. (доповнення) Науковий метод

Екологія: біологія взаємодії. 1.14. (доповнення) У чому шукати причини особливостей біосистем?

Саме еколого-еволюційний підхід дозволяє зрозуміти, чому організми є такими, якими ми їх спостерігаємо. Ключ до пояснення властивостей будь-якої біосистеми лежить у розгляді особливостей її стосунків з середовищем протягом її історії.

Екологія: біологія взаємодії. 1.12. (доповнення) Моделі, їх обмеження та небезпеки

Деякі об'єкти неможливо або складно досліджувати безпосередньо. В цих і в безлічі інших випадків використовуються моделі. Модель — система, створена для вивчення системи-оригіналу; вона повинна мати подібний характер взаємодії частин і завдяки цьому може мати подібні емергентні властивості. Однак користуючись моделями, важливо ніколи не забувати про те, що вони — наближення, придатні тільки для оцінки певного діапазону явищ. Розділимо сукупність станів системи-оригіналу і моделі, що її описує, на дві області: ту, в якій оригінал вдалося спостерігати в дійсності, і ту, про яку ми судимо лише за моделлю. Якщо модель не відповідає оригіналу в вивченій області, від неї треба відмовлятися або, як мінімум, істотно її коригувати. А ось в невивченій області довести адекватність моделі неможливо.

Екологія: біологія взаємодії. 1.13. (доповнення) Універсальні властивості біосистем

Попри усю специфічність біосистем різних рівнів, для них можна виділити ряд універсальних властивостей. Певний склад і впорядкованість. Ієрархічність організації. Обмін речовин. Потік енергії. Здатність до розвитку. Пристосованість. Саморегуляція. Динамічність. Цілісність. Унікальність. Здатність до відтворення.

Екологія: біологія взаємодії. 1.08. Властивості складних систем

Чим цілісніша система, тим складнішим стає її мозаїчний опис. Мозок настільки складний, тому що об'єднаний безліччю зв'язків (нейрон мозку людини може мати 100 000 синапсів). Можливо, що людський мозок є найскладнішим об'єктом у Всесвіті (в усякому разі, конкурувати з ним міг би лише мозок більш розвиненої істоти). Екосистеми менш цілісні, і їх емергентні властивості не настільки несподівані. Тим не менш, навіть досить прості системи здатні виявляти несподівані емергентні властивості, викликані взаємодією частин системи, що не розкладаються на окремі елементи.

Екологія: біологія взаємодії. 1.10. (доповнення) Динамічна типологія біосистем

Динамічна типологія заснована не тільки на аналізі спостережуваного стану об'єкта, а й на прогнозі (в типовому випадку — імовірнісному) його майбутньої динаміки. Одним із шляхів побудови такої типології є визначення всієї сукупності їх можливих станів (ідентифікація їх фазового простору), аналіз траєкторій в різних частинах цього фазового простору (на цьому етапі надзвичайно корисним може бути імітаційне моделювання), і, нарешті, виділення басейнів стійкості, відповідних різним динамічним типам. З цієї точки зору, стійкість біосистем — це їх здатність зберігати або закономірно змінювати свій динамічний тип.

Екологія: біологія взаємодії. 1.09. Стійкість біосистем

Характерна особливість регуляції за принципом негативного зворотного зв'язку полягає в тому, що вона призводить до коливань регульованої величини. Якщо вплив виведе біосистему за межі її регуляції негативними зворотними зв'язками, вона перейде в іншу якість. Спрацюють позитивні зворотні зв'язки. Якщо ж вплив виявиться не критичним, негативні зворотні зв'язки зможуть повернути біосистему до норми.

Экология: биология взаимодействия. 1.10. (дополнение) Динамическая типология биосистем

Динамическая типология основана не только на анализе наблюдаемого состояния объекта, но и на прогнозе (в типичном случае — вероятностном) его будущей динамики. Одним из путей построения такой типологии является определение всей совокупности их возможных состояний (идентификация их фазового пространства), анализ траекторий в разных частях этого фазового пространства (на этом этапе чрезвычайно полезным может быть имитационное моделирование), и, наконец, выделение бассейнов устойчивости, соответствующих различным динамическим типам. С этой точки зрения, устойчивость биосистем — это их способность сохранять или закономерно изменять свой динамический тип. 

Екологія: біологія взаємодії. 1.07. Регуляція біосистем

 Прямий зв'язок — це вплив якогось чинника на досліджувану систему (приклад: повертаючи кермо, водій змінює напрямок руху автомобіля). Зворотний зв'язок — залежність керуючого впливу від стану самої системи (приклад: зміна руху автомобіля впливає на повороти керма водієм). Таким чином, зворотний зв'язок — це управління системою з урахуванням її стану, залежність керуючого впливу від його результатів. Негативні зворотні зв'язки стабілізують систему, а позитивні — переводять її в інший стан (тобто руйнують колишню структуру взаємозв'язків)