Системная организация природы доклад

Обновлено: 24.04.2024

Каждый уровень организации характеризуется определенным строением (химическим, клеточным или организменным) и соответствующими свойствами.
Каждый следующий уровень обязательно содержит в себе все предыдущие.

Давайте разберем каждый уровень подробно.

8 уровней организации живой природы
1. Молекулярный уровень организации живой природы

Химический состав клеток: органические и неорганические вещества,

поглощение и выделение энергии.

Молекулярный уровень затрагивает все биохимические процессы, которые происходят внутри любого живого организма — от одно- до многоклеточных.

На этом уровне жизни изучаются явления, связанные с изменениями (мутациями) и воспроизведением генетического материала, обменом веществ.

Науки, которые изучают живые организмы именно на этом уровне:

Молекулярная биология, молекулярная генетика

2. Клеточный уровень организации живой природы

Включает в себя предыдущий — молекулярный уровень организации.

Обмен веществ и энергии данной клетки (разный в зависимости от того, к какому царству принадлежит организм);

Органойды клетки;
Жизненные циклы — зарождение, рост и развитие и деление клеток

Синтез специфических органических веществ; регуляция химических реакций; деление клеток; вовлечение химических элементов Земли и энергии Солнца в биосистемы

Науки, изучающие клеточный уровень организации: цитология, генетика, эмбириология

Генетика и эмбриология изучают этот уровень, но это не основной объект изучения.

3. Тканевый уровень организации:

Включает в себя 2 предыдущих уровня — молекулярный и клеточный.

Обмен веществ; раздражимость

4. Органный (ударение на первый слог) уровень организации жизни

У одноклеточных органы — это органеллы — есть общие органеллы — характерные для всех эукариотических или прокариотических клеток, есть отличающиеся.

У многоклеточных организмов клетки общего строения и функций объединены в ткани, а те, соответственно, в органы, которые, в свою очередь, объединены в системы и должны слаженно взаимодействовать между собой.

Пищеварение; газообмен; транспорт веществ; движение и др.

Тканевый и органный уровни организации — изучают науки: ботаника,

зоология, анатомия, физиология, медицина

5. Организменный уровень

Включает в себя все предыдущие уровни: молекулярный, клеточный, тканевый уровни и органный.

На этом уровне идет деление Живой природы на царства — животных, растений и грибов.

Характеристики этого уровня: Обмен веществ (как на уровне организма, так и на клеточном уровне тоже )

Строение (морфология) организма
Питание (обмен веществ и энергии)
Гомеостаз
Размножение
Взаимодействие между организмами (конкуренция, симбиоз и т.д.)
Взаимодействие с окружающей средой

Обмен веществ; раздражимость; размножение; онтогенез. Нервно-гуморальная регуляция процессов жизнедеятельности. Обеспечение гармоничного соответствия организма его среде обитания

Науки: анатомия, генетика, морфология, физиология

6. Популяционно-видовой уровень организации жизни

Включает молекулярный, клеточный, тканевый уровни, органный и организменный.

Если несколько организмов схожи морфологически (проще говоря, одинаково устроены), и имеют одинаковый генотип, то они образуют один вид или популяцию.

Генетическое своеобразие; взаимодействие между особями и популяциями; накопление элементарных эволюционных преобразований; выработка адаптации к меняющимся условиям среды

Основные процессы на этом уровне:
Взаимодействие организмов между собой (конкуренция или размножение)

микроэволюция (изменение организма под действием внешних условий)

Науки, изучающие этот уровень: популяционная генетика, эволюционистика, экология

7. Биогеоценотический уровень организации жизни

На этом уровне уже учитывается почти все:

Пищевое взаимодействие организмов между собой — пищевые цепи и сети

Меж- и внутривидовое взаимодействие организмов — конкуренция и размножение
Влияние окружающей среды на организмы и, соответственно, влияние организмов на среду их обитания

Биологический круговорот веществ и поток энергии, поддерживающие жизнь; подвижное равновесие между живым населением и абиотической средой; обеспечение живого населения условиями обитания и ресурсами

Наука, изучающая этот уровень — Экология

8. Биосферный уровень организации живой природы

Активное взаимодействие живого и неживого (косного) вещества планеты; биологический глобальный круговорот; активное биогеохимическое участие человека во всех процессах биосферы

Он включает в себя:
Взаимодействие как живых, так и неживых компонентов природы

Общие понятия. Свойства сложных систем. Основные параметры систем. Системные законы экологии: о всеобщей связи вещей и явлений в природе и человеческом обществе, о сохранении массы вещества, необратимости и ускорения эволюции, о главном критерии эволюционного отбора и ограниченности ресурсов.

Причинные связи и системное поведение. Система “Человек – экономика – биота – среда”: компоненты, отношения в системе, ее состояние. Модель экосистемы. Типовые части модели.

При изучении темы 2 необходимо обратить внимание на три основных вопроса: особая роль человека в природе как биосоциального существа, суть системного подхода и общие законы взаимодействия в системе “природа-человек”.

Человек, как вид живого, появился совсем недавно – не более 3-х млн. лет назад (Гоминиды).

Линия эволюции человека выстраивается следующим образом:

-человек “умелый” – австралопитек, появился 2-3 млн. лет назад;

-человек “прямоходящий” – питекантроп, жил 1-0,5 млн. лет назад;

-неандерталец – появился 150-40 тыс. лет назад;

-человек “разумный” (Homo Sapiens) – сформировался 40-15 тыс. лет назад (ранний неолит).

На первых этапах развития человек занимал в природе, как и другие представители живого мира, свою нишу и мало влиял на окружающую природную среду. Но в процессе конкурентной борьбы за выживание на последующих этапах эволюции появившийся новый вид Homo Sapiens в отличие от своих предшественников стал использовать свой метод борьбы за выживание – приспособление своих жизненно необходимых потребностей к окружающей среде путем ее изменения. Способ изменения – развитие культуры в широком смысле этого слова. В начале это было изготовление человеком простейших каменных орудий, а затем – их усложнение и появление новых: лука со стрелами, автоматические ловушки для поимки животных и птиц, использование огня и изобретение метода его получения, строительство жилищ, на этапе индустриальной цивилизации – развитие производственной техники и энергетических машин и т.д и т.п.

Отношения в системе “человек – природа” в отличие от отношений в системе “животный мир – природа” приобрели двоякий характер помимо отношений непосредственного вида, как у любого организма, – биологического обмена веществ и энергии в процессе питания, дыхания, движения и т.д.; появились отношения опосредованные.

Опосредованные отношения в системе “человек – природа” представляют собой такой способ взаимодействия человека с природными системами, когда в процессе обмена вещества и энергии между человеком и природой включается такой элемент системы, как техника. В этом случае процесс начинает развиваться в соответствии с принципом действия положительной обратной связи. Чем масштабнее становится изменение техники, тем большая масса природных ресурсов вовлекается в процесс, а это, в свою очередь, вызывает дальнейшее совершенствование техники.

Человек, создающий и использующий во все возрастающих масштабах технические средства, превращается в мощную по отношению к природе силу из-за безудержного потребления природных ресурсов и порождения огромного количества отходов, загрязняющих землю.

К тому же цивилизация, ориентированная на материальное производство, порождает потребности, в которых, как горько шутил Марк Твен, “нет никакой потребности”. В этом случае человек разрушал природу не только вокруг себя, но и в самом себе.

Следующий вопрос – системность экологии и системный подход.

Если вспомнить определение понятия “экология”, которое было рассмотрено в теме 1, то увидим, что это понятие раскрывается через понятие “система”.

В связи с этим – несколько положений из общей теории систем, имеющих значение при рассмотрении вопроса о системности современной экологии как науки.

Система – некоторая совокупность взаимодействующих элементов, составляющих целостное образование. Наличие взаимодействия – весьма важный системообразующий фактор. Поэтому груда камней – совокупность, но не система. Следовательно, можно сказать: любая система – совокупность, но не всякая совокупность – система.

Все многообразие окружающего человека мира можно рассматривать как то или иное сочетание элементов трех последовательно возникших иерархий: физико-биологической (или природной), социальной и технической.

Физико-биологическая иерархия включает все элементы природных систем – от атома и его частиц до галактик и вселенной; социальная иерархия – от отдельного человека, семьи – до человечества в целом; техническая – от отдельных инструментов (простейших орудий), машин, производственно – технологических комплексов, – до техносферы в целом.

Комбинации элементов этих трех иерархий как раз и образуют многоуровневые системы в природе и обществе, изучением которых занимается современная экология.

Для управленцев особый интерес представляют так называемые социо-природные системы, поскольку именно их функционирование связано с антропогенным воздействием на природную среду.

Все системы могут быть разделены по разным признакам. В частности, их часто делят по характеру взаимодействия друг с другом на открытые, закрытые и замкнутые системы. Взаимодействие осуществляется через связи, которые могут быть вещественными, энергетическими и информационными.

Для открытых систем характерен обмен как энергией, так и веществом. К этой группе относятся почти все системы, включающие живое вещество.

Закрытые системы обмениваются энергией, а замкнутые – изолированы как от энергии, так и от вещества, находящихся вне системы.

Связи между взаимодействующими системами бывают прямыми и обратными.

Прямой называют такую связь, при которой одна система действует на другую без ответной реакции. Например, воздействие Солнца на Землю в виде потока энергии не сопровождается какой-либо ответной реакцией Земли.

При обратной связи действие какой либо системы (или элемента системы) сопровождается реакцией противодействия. Обратные связи бывают положительными и отрицательными. Обратная положительная связь ведет к усилению процесса в системе (ввод наркотиков в организм приводит к усилению желания употреблять наркотики). Действие отрицательной обратной связи связано с появлением противодействия, что обеспечивает состояние динамического равновесия в совокупной системе (работа регулятора Уатта в паровой машине). Этот вид обратной вязи – отрицательная обратная связь – наиболее распространенный и очень важный вид взаимодействия элементов в живых системах природы. Она обеспечивает устойчивость экосистем в природе.

Наиболее общие свойства сложных систем: эмерджентность, принцип необходимого разнообразия элементов, устойчивость и принцип эволюции.

Эмерджентность – (англ. эмердженс – возникновение нового) заключается в том, что свойства системы как целого не являются простой суммой свойств составляющих ее частей (элементов).

Принцип необходимого разнообразия элементов гласит: система не может состоять из абсолютно одинаковых элементов, поскольку в этом случае отсутствуют причины для установления между ними взаимодействия.

Устойчивость: взаимодействие между элементами, входящими в систему, по своему потенциалу превосходит их взаимодействие с элементами, не входящими в данную систему, что и обеспечивает способность системы к самосохранению.

Принцип эволюции: возникновение и существование всех систем обусловлены эволюцией. Самоподдерживающиеся динамические системы эволюционируют в сторону усложнения организации и возникновения системной иерархии – возникновения подсистем.

Приведенные положения общей теории систем находят широкое применение при анализе истоков современных экологических проблем и являются основой научного метода их рассмотрения – метода системного подхода. Его определение:

При рассмотрении анализируемого объекта как некоторой системы на начальном этапе системного подхода определяются:

-элементы объекта, образующие систему, их характеристики, целевые функции и другие показатели;

-отношения (взаимосвязи) между элементами; они могут быть в виде потоков вещества, энергии или информации;

-граница системы (условная линия, охватывающая те же элементы, связи между которыми обуславливают существование системы, обеспечивают ее устойчивость);

-вход и выход системы – отношения анализируемой системы с другими системами; “вход” и “выход” различаются направлениями действия связей;

-окружение системы – все другие системы;

-реальное окружение – все другие системы, с которыми имеются отношения (взаимосвязи) того или иного вида;

-состояние системы – совокупность ее свойств и параметров на данный момент времени.

Наиболее широкое использование системный подход находит при исследовании поведения сложных динамичных объектов – многоуровневых открытых систем, к которым относятся практически все экологические структуры в живой природе и обществе.

К таким весьма сложным динамически развивающимся структурам относится и такая суперсистема, как ЧЭБС – “человеческое сообщество (Ч) – машинное производство (экономика) (Э) – живая природа (биота) (Б) – окружающая среда (С)”. Изучение этой системы – крайне сложная задача, и ее точное решение при современных возможностях вычислительной техники пока еще не осуществимо.

Экология располагает лишь самыми общими зависимостями, связанными с фундаментальными законами природы и рядом многочисленных правил, теорем и принципов частного характера, отражающих поведение экосистем или их элементов при действии различных факторов.

Наиболее общие экологические зависимости известны как законы Б.Коммонера, которые в экологической учебной литературе часто приводятся в форме афоризмов:

1-й закон: “Все связано со всем”.

2-й закон: “Все должно куда-то деваться”.

3-й закон: “Природа знает лучше”.

4-й закон: “Ничто не дается даром”.

Общее число частных экологических обобщений различной формы, а именно принципов, правил, законов и теорем весьма велико. Так, Ю.Одум в книге “Основы экологии”(1975г.) перечисляет 66 основных обобщений (принципов и законов), а Н.Ф. Реймерс в своем труде “Надежды на выживание человечества. Концептуальная экология” (1992г.) приводит уже 250 экологических закономерностей, определяющих те или иные процессы взаимодействия элементов в экологических системах. Нарушение человеком законов взаимодействия в общей системе “природа – человек”, начавшееся в то историческое время, когда человек стал монополистом в экологической нише консументов, царем природы, привело к появлению, а затем и интенсивному росту кризисных процессов в окружающей природной среде, а на сегодня – к устойчивому экологическому кризису глобального масштаба.

Дать определения основным понятиям системы.

Каковы общие свойства систем?

Как определяется сложность системы?

Как рассчитывается оценка относительной организации систем?

Какова сущность системного закона о всеобщей связи вещей и явлений в природе и в человеческом обществе? Какова его роль в экологии?

Какова роль закона сохранения массы в экологии?

Какова сущность закона о цене развития? Каково его значение в экологии?

Каков главный критерий эволюционного отбора? В чем сущность закона ограниченности ресурсов?

Какова роль положительных и отрицательных обратных связей в системе?

Каков конкретный состав компонентов динамической суперсистемы "человек-экономика-биота-среда"? Дать конкретную характеристику связей и поведения этой суперсистемы

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.

Аннотация к презентации

Смотреть презентацию онлайн на тему "Лекция 1. Введение. Системный подход к изучению объектов живой и неживой природы". Презентация состоит из 28 слайдов. Материал добавлен в 2017 году.. Возможность скчачать презентацию powerpoint бесплатно и без регистрации. Размер файла 0.8 Мб.

Содержание

Биотехнические системы и технологии Системный подход к изучению объектов живой и неживой природы

Слайд 2

Лекция 1. Введение. Системный подход к изучению объектов живой и неживой природы

Введение. Системный подход к изучению объектов живой и неживой природы: основные задачи теории систем; основные определения и понятия системного анализа; понятие системы, способы описания систем, определение системы, классификация и свойства систем, системный анализ и системный синтез. Основные функциональные характеристики сложных систем.

Слайд 3

1.1.Введение

Необходимость применения системного подхода для анализа и проектирования БТС: Биологический организм является сложным объектом, отдельные элементы которого сложным образом взаимосвязаны между собой. Характер данных взаимосвязей не поддается точному математическому описанию. Когда мы имеем дело с любым сложноорганизованным объектом, то для его исследования обычно применяется системный подход.

Слайд 4

1.2. Основные определения и понятия системного анализа

Системный анализ: анализ проблем с позиции системного подхода, помогающий связать между собой все известные факты и взаимосвязи, которые составляют существо анализируемой проблемы, и создать обобщенную модель. отображающую эту проблему с максимально возможной степенью полноты. Системный синтез: синтез систем с позиций системного подхода, позволяющий на основе исходных данных (которые включают сведения о назначении системы, ее характеристиках и функциях), знаний элементной базы и опыта проектирования подобных систем предложить обобщенную модель системы, отвечающую поставленным задачам с максимально возможной степенью соответствия при вводимых ограничениях на выбор характеристик ее компонентов.

Слайд 5

Что такое система?

Слайд 6

Система как объект исследования

Общая схема системы Блок-схема системы

Слайд 7

Закон поведения системы

Слайд 8

Классификация систем

по уровню сложности; по характеру поведения; по роли в процессе передачи информации; по типу связей между элементами; по характеристикам элементов.

Слайд 9

Система как объект исследования

Классификация систем по сложности 1) простые системы, состоящие из небольшого числа элементов и характеризующиеся простым динамическим поведением, 2) сложные системы, структура которых отличается разветвленностью и разнообразием связей, но поддается точному описанию, 3) очень сложные системы, точно и подробно описать которые нельзя. Классификация систем по характеру поведения 1) детерминированные, для которых точно известен закон поведения, 2) стохастические, для которых можно определить вероятность того или иного ее состояния.

Слайд 10

Классификация систем по информационным входам и выходам 1) информируемые системы, имеющие хотя бы один информационный вход; 2) информирующие системы, имеющие хотя бы один информационный выход; 3) информационные системы, имеющие некоторое количество информационных входов и выходов . Классификация систем по характеристикам элементов: линейные, нелинейные и гистерезисные системы Классификация систем по типу связей между элементами: замкнутые, разомкнутые, с непосредственными и опосредованными связями, прямыми и обратными связями.

Слайд 11

Способы описания систем

Функциональное описание Морфологическое описание Информационное описание Генетико-прогностическое описание.

Слайд 12

Функциональное описание

Функциональное описание исходит из целевых функций (одной или нескольких) системы: Пассивное сосуществование в качестве материала для других систем; Обслуживание систем более высокого порядка; Выживание т.е. противостояние другим системам и среде обитания; Поглощение и подавление других систем и среды; Преобразование других систем и среды и т. д.

Слайд 13

Слайд 14

Морфологическое описание начинается с характеристики элементного состава, который может быть гомогенным (содержать однотипные элементы), гетерогенным (содержать разнотипные элементы), смешанным. Затем исследуются свойства элементов: по содержанию (информационные, энергетические, вещественные смешанные); по степени специализации (для однотипных функций, для близких (смежных) функций, для разнотипных функций); по степени свободы (программные, адаптированные и инициативные); по времени действия (регулярные, непрерывные, нерегулярные). Характеристика связей между элементами внутри системы и между системой и средой: информационные, энергетические, вещественные, смешанные Морфологическое описание системы

Слайд 15

Морфологическое описание системы

Определяет состав элементов системы Элементы по своему составу могут быть: информационными, энергетическими, вещественными, смешанными.

Слайд 16

Под структуройпонимается множество всех возможных отношений между элементами внутри данной системы. Выделяют: многосвязные, иерархические, смешанные структуры. Наличие иерархии, как правило является признаком высокого уровня организации, каковыми являются биологические системы. Для иерархических структур характерно наличие управляющих элементов. В неиерархических структурах управляющие функции распределены между всеми элементами и группами элементов.

Слайд 17

Структурные свойства систем определяются характером отношений между элементами системы: иерархические многосвязные смешанные Пример: При количестве элементов h =20 полное число связей между элементами системы h (h-1) = 380, число вариантов системы 2. Если эта система разделена на К=4 подсистемы h=5 элементов в каждый, а для всех к подсистем h (h –1)К=80. Число связей между подсистемой К (К-1)=12. Т. о. общее число связей 80+12=92 вместо 380.

Слайд 18

Различают следующие типы подсистем (элементов): эффекторные, способные преобразовывать управляющие воздействия и воздействовать веществом, энергией или информацией на другие подсистемы, соседние системы и среду; рецепторные, способные преобразовывать внешние воздействия в информационные сигналы; рефлексивные, способные воспроизводить внутри себя процессы воздействия на информационном уровне; неопределенные, которые не могут быть точно отнесены ни к одному из перечисленных типов. Морфологическое описание системы

Слайд 19

Информационное описание системы

Информационное описание определяет упорядоченность системы и выражает способность системы предсказывать свое будущее поведение. Чтобы система существовала, взаимодействовала со средой, она должна обмениваться с ней информацией. Этот процесс называется информационным метаболизмом. Вместе с вещественным и энергетическим он определяет полный метаболизм.

Слайд 20

Генетико-прогностическое описание

Генетико-прогностическое описание позволяет проследить исторический путь развития системы: выявляет происхождение системы (объекта) отражает главные этапы в его развитии позволяет оценить перспективы дальнейшего существования позволяет разобраться в особенностях их структуры и функционирования понять роль и назначение ряда подсистем оценить роль внешних и внутренних факторов в эволюционном развитии. Особую роль данное описание играет при исследовании биологических систем.

Слайд 21

1.3. Основные функциональные характеристики сложных систем

К ним относятся: эффективность, надежность, качество управления, помехозащищенность, устойчивость, степень сложности.

Слайд 22

Слайд 23

БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Рассмотрение организма с позиций системного анализа 1. Существование организма как целостной системы в условиях частых изменений физико-химических свойств внешней среды связано со значительными энергозатратами. На первом месте на всех уровнях биологической организации выступает экономичность обмена веществ. При этом высшие организмы переходят к более энергоемким продуктам питания (от растительной пищи к животной). 2. Сравнения низших и высших форм показывает, что простейшие одноклеточные организмы находятся в негативных условиях, с одной стороны вследствие несовершенства форм преобразования энергии питательных веществ (основной процесс преобразования - брожение), а с другой, в результате большей площади контакта с внешней средой по отношению к объему организма, что приводит к значительным удельным энергозатратам. У высших форм более совершенны клеточные преобразования энергии (окислительное фосфорилирование). 3. На более высоких уровнях развития клетки, объединенные в одном организме, изолируют себя от управляющей внешней среды, создавая промежуточную, более регулируемую внутреннюю среду.

Слайд 24

Рассмотрение организма с позиций системного анализа 4. Появление внутренней среды, необходимость поддержания параметров этой среды на условиях нормального функционирования организма приводит к появлению специализированных систем регулирования параметров внутренней среды (температуры, кислотности, давления и т.д.). На уровне отдельных слоев организма принцип экономичности принимает формы минимизации расхода энергии. 5. У высших форм организмов постоянный контроль за работой отдельных органов и систем обеспечивается разветвлением рецепторной подсистемой. 6. Происходит обособление восприятия и обработки информации от двигательной деятельности, формируется нервная система, функции которой не производительной, а целиком управленческие, организующие. 7. Выполнение функций может происходить под влиянием сразу нескольких подсистем, а само влияние выражается в различных физико-химических способах передач управляющих сигналов: гидродинамическом, гуморальном, нервном и т.д.

Слайд 25

Некоторые принципы организации управления, действующие в биологических системах. 1. Анализ результатов физиологических исследований позволяет легко обнаружить иерархическую организацию этих подсистем. 2. Органы и подсистемы организма, управляемые нервными центрами, решают отдельные частные задачи регулирования в соответствии со своей сложно организованной внутренней структурой. 3. Иерархичность структуры организма приводит к тому, что взаимодействие нервной системы с органами и подсистемами строится на принципе последовательности уровней. 4. Для нормального функционирования всего организма необходим обмен информацией между уровнями как с верху вниз, так и снизу вверх.

Слайд 26

Упрощенная схема многоуровневого управления

Слайд 27

Зависимость функционального уровня организма от режима воздействия 1. Совокупность существенных переменных, описывающих физико-химические свойства внутренней среды организма и физические характеристики определяет функциональный уровень организма. 2. В состоянии режима покоя, или слабых воздействий каждая подсистема организма работает по принципу наименьшего взаимодействия. 3. При сильных внешних воздействиях на организм принцип наименьшего взаимодействия нарушается, возникают эффекты непосредственного возмущающего воздействия одних подсистем на другие - эффекты иерархических влияний, доминирования, конкурентных отношений. 4. Попадая в экстремальные условия организм стремиться поддержать постоянство наиболее важных показателей в ущерб менее ответственным, т.е. действует принцип поддержания постоянства внутренней среды.

Слайд 28

Организация выполнения функций управления 1. В организации выполнения функций у высших организмов принимает участие сразу несколько уровней управления. При этом регулирующий фактор может передаваться разными путями: нервными, гормональными, гидродинамическими, биохимическими и пр. Пример: На низших уровнях используется биохимический и гидродинамический пути. На высших уровнях используется гормональный и нервный (нейрогуморальный). 2. Скорость протекания процессов при различных способах передачи сигналов различна. Поэтому для одновременного функционирования всех уровней целостного организма характерен принцип разновременности процессов. Пример: Время запаздывания б передаче управляющих сигналов нервным путем достигает 0,3 сек., химическим путем - 3 сек, нейрогуморальным - 3 мин., гормональном - 7 мин. кванты поведения и погрешности созревания составляют соответственно 10 и 30 дней, а жизненные процессы и процессы деградации - 15 и 70 лет. Первые 4 показателя (0,3сек,-7мин.) соответствует гомеостатическим механизмам регуляции, а остальные адаптивным процессам и генетическим эффектам.

Согласно современной естественнонаучной картине мира все природные объекты также представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы. Исходя из системного подхода к природе вся материя делится на два больших класса материальных систем – неживую и живую природу. В системе неживой природы структурными элементами являются: элементарные частицы, атомы, молекулы, поля, макроскопические тела, планеты и планетные системы, звезды и звездные системы, галактики, метагалактики и Вселенная в целом. Соответственно в живой природе основными элементами выступают белки и нуклеиновые кислоты, клетка, одноклеточные и многоклеточные организмы, органы и ткани, популяции, биоценозы, живое вещество планеты.

В то же время как неживая, так и живая материя включают в себя ряд взаимосвязанных структурных уровней. Структура – это совокупность связей между элементами системы. Поэтому любая система состоит не только из подсистем и элементов, но и из разнообразных связей между ними. Внутри этих уровней главными являются горизонтальные (координационные) связи, а между уровнями – вертикальные (субординационные). Совокупность горизонтальных и вертикальных связей позволяет создать иерархическую структуру Вселенной, в которой основным квалификационным признаком является размер объекта и его масса, а также их соотношение с человеком. На основе этого критерия выделяют следующие уровни материи: микромир, макромир, мегамир.

Микромир – область предельно малых, непосредственно ненаблюдаемых материальных микрообъектов. Макромир – мир материальных объектов, соизмеримых по своим масштабам с человекам и его физическими параметрами. Мегамир – сфера огромных космических масштабов и скоростей. На каждом из этих уровней действуют свои специфические закономерности, несводимые друг к другу, хотя все эти три сферы мира теснейшим образом связаны между собой. Микромир описывается законами квантовой механики. В макромире действуют законы классической механики. Мегамир- связан с законами теории относительности и релятивистской космологии.

Концепция структурных уровней живой материи включает представления системности и связанной с ней органической целостности живых организмов.

Достаточно очевидно, что очень важна роль определения понятия материи, понимания последней как неисчерпаемой для построения научной картины мира, решения проблемы реальности и познаваемости объектов и явлений микромира, макромира и мегамира

1.Что такое материя

1.1 История возникновения взгляда на материю

Весь окружающий нас мир представляет собой движущуюся материю в её бесконечно разнообразных формах и проявлениях, со всеми её свойствами, связями и отношениями. Материя – это бесконечное множество всех существующих в мире объектов и систем, субстрат любых свойств, связей, отношений и форм движения. Материя включает в себя не только все непосредственно наблюдаемые объекты и тела природы, но и все те, которые в принципе могут быть познаны в будущем на основе совершенствования средств наблюдения и эксперимента.

У всех предметов и явлений, несмотря на их разнообразие, есть общая черта: все они существуют вне сознания человека и независимо от него, т.е. являются материальными. Люди открывают все новые и новые свойства природных тел и процессов, производят бесконечное множество несуществующих в природе вещей, следовательно, материя неисчерпаема.

Движущаяся материя существует в двух основных формах – в пространстве и во времени. Понятие пространства служит для выражения свойства протяженности и порядка сосуществования материальных систем и их состояний. Оно объективно, универсально (всеобщая форма) и необходимо. В понятии времени фиксируется длительность и последовательность смены состояний материальных систем. Время объективно, неотвратимо и необратимо. Следует различать философские и естественнонаучные представления о пространстве и времени. Собственно философский подход представлен четырьмя концепциями пространства и времени: субстанциальной и реляционной, статической и динамической. Основоположником взгляда на материю, как состоящую из дискретных частиц был Демокрит.

Мир доступной человеку объективной реальности постоянно расширяется.

1.2 Атрибуты материи

Из свойств материальных объектов можно выделить всеобщие, универсальные, называемые атрибутами. К всеобщим атрибутам материи относятся: связь, взаимодействие, движение, пространство и время, структурность, системная организация, вечность во времени, структурная и пространственная бесконечность, способность к саморазвитию, отражение, единство прерывности и непрерывности.

Материя и ее атрибуты несотворимы и неуничтожимы, существуют вечно и бесконечно, разнообразны по форме своих проявлений. Все явления в мире обусловлены естественными материальными связями и взаимодействиями, причинными отношениями и законами природы. В этом смысле в мире нет ничего сверхъестественного и противостоящего материи. Человеческая психика и сознание тоже определяются материальными процессами в мозгу человека и являются высшей формой отражения внешнего мира.

2.Структура и системная организация как атрибуты материи

2.1 Типы систем

Каждая система характеризуется не только наличием связей и отношений между образующими ее элементами, но и неразрывным единством с окружающей средой. Система – это внутреннее или внешнее упорядоченное множество взаимосвязанных и взаимодействующих элементов.

Можно выделить различные типы систем:

по характеру связи между частями и целым – неорганические и органические;

по формам движения материи – механические, физические, химические, физико-химические;

по отношению к движению – статистические и динамические;

по видам изменений – нефункциональные, функциональные, развивающиеся;

по характеру обмена со средой – открытые и закрытые;

по степени организации – простые и сложные;

по уровню развития – низшие и высшие;

по характеру происхождения – естественные, искусственные, смешанные;

по направлению развития – прогрессивные и регрессивные.

2.2 Структура материи

Проявлениями структурной бесконечности материи выступают:

- неисчерпаемость объектов и процессов микромира;

- бесконечность пространства и времени;

- бесконечность изменений и развития процессов.

Из всего многообразия форм объективной реальности эмпирически доступной всегда остается лишь конечная область материального мира.

В современном естествознании структурированность материи оформилась в научно обоснованную концепцию системной организации материи. Структурные уровни материи образованы из какого-либо вида и характеризуются особым типом взаимодействия между составляющими их элементами.

Деление материи на структурные уровни носит относительный характер. В доступных пространственно-временных масштабах структурность материи проявляется в ее системной организации, существовании в виде множества иерархически взаимодействующих систем от элементарных частиц до Метагалактики. Каждая из сфер объективной действительности включает в себя ряд взаимосвязанных структурных уровней. Внутри этих уровней доминирующими являются координационные отношения, а между уровнями – субординационные. Признаками критериев различных структурных уровней являются:

совокупность важнейших свойств;

специфические законы движения;

степень относительной сложности, возникшей в процессе исторического развития материи в данной области мира;

некоторые другие признаки.

3. Структура и её роль в организации живых систем

3.1 Система и целое

Согласно одному из определений, целое – это то, у чего не отсутствует ни одна из частей, состоя из которых, оно именуется целым. Целое обязательно предполагает системную организованность его компонентов. Понятие целого отражает гармоническое единство и взаимодействие частей по определенной упорядоченной системе.

Родственность понятий целого и системы послужило основанием для не совсем верного их полного отождествления. В случае системы мы имеем дело не с отдельным объектом, а с группой взаимодействующих объектов, взаимно влияющих друг на друга. По мере дальнейшего совершенствования системы в сторону упорядоченности ее компонентов, она может перейти в целостность. Понятие целого характеризует не только множественность составляющих компонентов, но и то, что связь и взаимодействие частей являются закономерными, возникающими из внутренних потребностей развития частей и целого. Поэтому целое есть особого рода система. Понятие целого является отражением внутренне необходимого, органического характера взаимосвязи компонентов системы, причем, иногда изменение одного из компонентов с неизбежностью вызывает то или иное изменение в другом, а нередко и всей системы.

Свойства и механизм целого как более высокого уровня организации по сравнению с организующими его частями не могут быть объяснены только через суммирование свойств и моментов действия этих частей, рассматриваемых изолированно друг от друга. Новые свойства целого возникают в результате взаимодействия его частей, поэтому, чтобы знать целое, надо наряду со знанием особенностей частей знать закон организации целого, т.е. закон объединения частей.

3.2 Часть и элемент

Элемент – это такой компонент предмета, который может быть безразличен к специфике предмета. В категории структуры могут найти отношение связи и отношения между элементами, безразличными к его специфике.

Часть – это тоже составной компонент предмета, но, в отличие от элемента, часть – это компонент, который не безразличен к специфике предмета как целого.

Живой организм как целое состоит из многих компонентов. Одни из них будут просто элементами, другие в то же время и частями. Частями являются лишь такие компоненты, которым присущи функции жизни (обмен веществ и т.д.): внеклеточное живое вещество; клетка; ткань; орган; система органов. Всем им присущи функции живого, все они выполняют свои специфические функции в системе организации целого. Поэтому часть – это такой компонент целого, функционирование которого определено природой, сущностью самого целого. Кроме частей в организме имеются и другие компоненты, которые сами по себе не обладают функциями жизни, т.е. являются неживыми компонентами. Это элементы. Неживые элементы имеются на всех уровнях системной организации живой материи:

в протоплазме клетки – зерна крахмала, капли жира, кристаллы;

в многоклеточном организме к числу неживых компонентов, не обладающих собственным обменом веществ и способностью к самовоспроизведению, относятся волосы, когти, рога, копыта, перья.

Таким образом, часть и элемент составляют необходимые компоненты организации живого как целостной системы. Без элементов (неживых компонентов) невозможно функционирование частей (живых компонентов). Поэтому только совокупное единство и элементов и частей, т.е. неживых и живых компонентов, составляет системную организацию жизни, ее целостность.

3.3 Взаимодействие части и целого

Взаимодействие части и целого состоит в том, что одно предполагает другое, они едины и друг без друга существовать не могут. Не бывает целого без части и наоборот: нет частей вне целого. Часть становится частью лишь в системе целого. Часть приобретает свой смысл только благодаря целому, так же как и целое есть взаимодействие частей.

Во взаимодействии части и целого ведущая, определяющая роль принадлежит целому. Части организма не могут самостоятельно существовать. Представляя собой частные приспособительные структуры организма, части возникают в ходе развития эволюции ради целого организма.

Однако определяющая роль целого по отношению к частям не означает, что части лишены своей специфики. Определяющая роль целого предполагает не пассивную, а активную роль частей, направленную на обеспечение нормальной жизни организма как целого. Подчиняясь в общем системе целого, части сохраняют относительную самостоятельность и автономность. С одной стороны, части выступают как компоненты целого, а с другой – они сами являются своеобразными целостными структурами, системами со своими специфическими функциями и структурами.

4. Современные принципы структурной организации материи

4.1 Системная организация как способ существования материи

Современные принципы структурной организации материи связаны с развитием системных представлений и включают некоторые концептуальные знания о системе и ее признаках, характеризующих состояния системы, ее поведение, организацию и самоорганизацию, взаимодействие с окружением, целенаправленность и предсказуемость поведения и другие свойства.

Классификация и изучение систем позволили выработать новый метод познания, который получил название системного подхода. Самым значительным шагом в развитии системного метода было появление кибернетики как общей теории управления в технических системах, живых организмах и обществе. Хотя отдельные теории управления существовали и до кибернетики, создание единого междисциплинарного подхода дало возможность раскрыть более глубокие и общие закономерности управления как процесса накопления, передачи и преобразования информации. Само же управление осуществляется с помощью алгоритмов, для обработки которых служат компьютеры.

В этом мире все объекты обладают внутренней упорядоченностью и системной организацией. Весь мир, таким образом, предстает как иерархически организованная совокупность систем, где любой объект одновременно является самостоятельной системой и элементом другой, более сложной системы.

В естественных науках выделяют два больших класса материальных систем: системы неживой природы и системы живой природы. Применительно к трём основным сферам объективной действительности структурные уровни выглядят следующим образом (табл.).

Читайте также: