Ирина Богданова - Концепции современного естествознания. Шпаргалки

Обе эти функции направлены на поддержание динамического постоянства характеристик внутренней среды организма, или гомеостазиса . Поддерживать гомеостазис живая система способна при помощи реакций на изменение условий внешней среды, адаптируясь к происходящим изменениям, или условий внутренней среды, приводя структуру в более упорядоченное состояние. Любое нарушение гомеостазиса преодолевается живой системой собственными силами, а не извне, почему процессы управления называют самоуправлением, а процессы регулирования – саморегуляцией. В отличие от механизмов или объектов неживой материи живые системы принято называть самоорганизующимися системами.

Самоорганизацией называется процесс создания, поддержания и совершенствования организации сложной системы. Этот процесс протекает на всех уровнях организации живой материи (клеточном, организменном, популяционном, биогеоценозмом) за счет изменения структуры существующих связей или же образования новых между структурными элементами системы; организм приспосабливается к изменяющимся условиям или перестраивает управление, вводя или выводя из использования те или иные элементы системы, меняя очередность или способ связи между элементами, то есть изменяя алгоритм управления.

Саморегуляция организма происходит на нескольких уровнях: а) внутриклеточном, производящем биохимическую регуляцию согласно генетической программе; б) тканевом, регулирующем обмен веществ в результате разложения пищи; в) органном, регулирующем обмен веществ с помощью выработки гормонов железами внутренней секреции; г) уровне центральной нервной системы, влияющем на общую жизнедеятельность и контролирующем регуляцию на всех уровнях.

Система управления организмом построена по иерархическому, то есть многоуровневому принципу: в каждой уровневой системе происходит управление теми или иными процессами, присущими данному уровню, причем масштаб решаемых задач зависит от иерархии уровня: более мелкие задачи (частные) решаются на более низком уровне, более важные – на более высоком уровне, а задачи, связанные с общими целями жизнедеятельности – на уровне всего организма.

Саморегуляция организма происходит на следующих уровнях: а) внутриклеточном, производящем биохимическую регуляцию согласно генетической программе; б) тканевом, регулирующем обмен веществ в результате разложения пищи; в) органном, регулирующем обмен веществ с помощью выработки гормонов железами внутренней секреции; г) уровне центральной нервной системы, влияющем на общую жизнедеятельность и контролирующем регуляцию на всех уровнях.

В основе процессов саморегуляции лежит обмен информацией, который осуществляется благодаря существованию информационных связей – гормональных, нервных, генетических.

Гормональные связи осуществляются в организме с помощью особых химических сигналов – гормонов – которые распространяются вместе с кровью от определенных органов, их вырабатывающих, в другие органы, способные их воспринять в необходимом для функциональности организма количествах. Гормоны влияют на все функции организма, создавая так называемый гормональный фон. Если их слишком много или слишком мало, организм начинает разрушаться.

У многоклеточных живых существ существует центральная нервная система , которая по сложным нервным образованиям передает сигналы о внешней среде и внутреннем состоянии организма; параметрами нервной связи является частота следования импульсов, которая увеличивается при повышении интенсивности стимула. Это обратная связь между рецепторами, расположенными на периферии, и главным руководящим органом – мозгом.

Генетическая связь является связью между устройством и деятельностью существующего организма и программой (информацией), хранящейся в виде записанной на материальный носитель (молекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты – ДНК) информации обо всех структурных элементах организма.

Важнейшей особенностью любой биологической системы (начиная с одноклеточных организмов и до человека) является наличие у этой системы обратных связей . Это один из основных принципов, лежащих в основе саморегуляции и самоорганизации живых систем, без которого невозможна жизнедеятельность. Существование обратной связи помогает организму получать, передавать, сопоставлять и посылать откорректированный сигнал, устраняя нежелательные искажения или спасая организм от повреждения. Обратные связи контролируют правильное течение всех процессов в биологической системе.

Принято разделять обратные связи на положительные и отрицательные. Положительной обратной связью называется такая, когда в результате процесса воздействие усиливается. Отрицательной обратной связью называют такую, когда в результате процесса воздействие ослабляется.

Положительные и отрицательные обратные связи работают как на уровне отдельного организма, так и на уровне популяции и даже всей биогеоценозной системы, причем роль этих связей неравноценна: для хорошей функциональности отдельного организма или популяции более значительную роль играют отрицательные обратные связи, которые помогают адекватно реагировать на изменяющиеся условия внешней среды или нарушение внутренних процессов, они обеспечивают стабильность живой системы и возможность адаптации к некомфортной среде, осуществляют контроль за балансом (энергетическим и метаболическим) живой системы, ростом популяции, ходом эволюции. Для ускорения развития и роста живой системы большее значение имеют положительные обратные связи.

Следовательно, отрицательные обратные связи способствуют воспроизведению заложенной программы развития и жизнедеятельности, а положительные обратные связи улучшают какие-то новые качества и способствуют их передаче потомству. На всех уровнях самоорганизации сначала происходит информационный обмен с помощью положительной обратной связи и только потом включается механизм отрицательной обратной связи с наложением на процесс каких-то ограничений или изменением его направления.

Главной целью управления в самоорганизованной системе является процесс жизнедеятельности, который можно разбить на три уровня (по решаемым целям): 1) выживание; 2) поддержание гомеостазиса; 3) долгая сытая жизнь.

Эволюцией называется процесс длительных и постепенных изменений, которые приводят к качественным изменениям, завершающимся образованием новых систем, структур и видов. Идеи о постепенном развитии живых организмов известны с античности, но до XIX в. главенствовало мнение, что живые системы не развиваются, а сразу появились в завершенном виде. Это мнение было основано на религиозных доктринах, предполагавших сотворение живого мира и человека Богом в законченном и не подлежащем переделке виде.