Самоорганизация в живой и неживой природе кратко

Обновлено: 04.07.2024

Многие считают, что самоорганизация - это свойство, которым обладают только живые организмы. Мало кто видел, чтобы камни собирались в рой, правда? Если уж мы чего и ожидаем от неживой природы - так это хаоса, который часто трактуется как бардак и беспорядок:)

Однако самый простой пример самоорганизации мы можем наблюдать дома - для этого нам понадобится минеральное масло,сковородка с гладким дном и высокая температура на плите. Собственно, дальнейший рецепт прост: наливаем масло на сковороду, нагреваем ее и смотрим, как в образуются ячейки шестиугольной формы:

Для интересующихся - видео на ютубе:

А вот, например, как работает хитрая смесь, демонстрируя реакцию Белоусова-Жаботинского:

Эта реакция была внесена в Государственный реестр открытий СССР, хотя редакции научных журналов дважды отвергали статью с ее описанием. Дело в том, что в то время считалось, что такие колебания в химических системах невозможны. Но мы видим, что жидкость периодически меняет свой цвет - даже если на нее уже никак не воздействовать.
Схожая реакция, которую часто называют “химическими часами”, может показываться как фокус для любознательных:

Все эти реакции балансируют на тесном стыке двух состояний материи: хаоса и порядка. Самоорганизация - это переход из хаоса в порядок - самоупорядочение. Для того, чтобы самоорганизация возникла, нужно несколько условий.

Нужна система. Самоорганизация одного элемента возможна только в психологии ( привет книжкам по тайм-менеджменту! ), в более точных науках нам надо иметь хоть какой-то набор элементов со способностью взаимодействия.Возникает самоорганизация не только в живых системах, но и в, например, социальных: поведение толпы, пробки на дорогах, дефициты гречки и прочие якобы случайные процессы - это пример социальной самоорганизации
Система должна быть сложной, а связей между элементами должно быть много.
Система, которую мы “будем самоорганизовывать”, должна быть открытой. В ячейках Бенара мы начинаем нагревать скороводку - и только тогда образуются ячейки; “подзавода” химических часов хватает минут на 5 - после нее реакция затухает.
В системе должен быть хаос - причем хаос не мгновенный, не взрыв - а длительный и беспорядочный процесс.

Если у системы есть все эти свойства - то с большой вероятностью она склонна колебаться между хаосом и порядком.

Эффект самоорганизации в неживой природе положил начало множеству интересных теорий. Самая глобальная из них связана с зарождением жизни: как из первичного бульона могло что-то возникнуть? Если рассматривать этот самый бульон как систему, то возникает вполне логичная гипотеза - из неравновесия и хаоса возникли сложные структуры, которые не распались, а сами послужили началом жизни на Земле.

Если говорить про технический аспект самоорганизации, то самый полезный пример - это, конечно, не часы со сроком действия в 5 минут, а самые настоящие лазеры.

Лазерное излучение в виде мощного пучка происходит только тогда, когда атомы рубина переходят из хаотического излучения в самосогласованное - для этого нужна система накачки (мы же помним про открытость системы?). Когда эта накачка достигает нужного значения, то излучение лазера и становится упорядоченным.

Вопросы самоорганизации, перехода из хаоса в упорядоченное состояние и обратно широко изучаются в науке под названием “синергетика”. Я как-то упоминал курс по ней, который проходил на “Универсариуме” . Если кратко, то это удивительный стык точных и гуманитарных наук, который может быть интересен каждому.
Материалов в сети довольно много, я даже смог купить бумажные книги - читаются легко и интересно

Согласно второму началу термодинамики вся наша жизнь стремится к хаосу. Но порядок возникает даже в неживой природе - пусть и ненадолго. Значит, и у нас есть шанс - но помните, что движение - это жизнь, а “хаос - порядка отец”:)

Наш мир, все, что доступно в нем наблюдению претерпевают непрерывные изменения – мы наблюдаем его непрекращающуюся эволюцию. Все подобные изменения происходят за счет сил внутреннего взаимодействия, во всяком случае, никаких внешних по отношению к нему сил мы не наблюдаем. Согласно принципу Бора, существующим мы имеем право считать лишь то, что наблюдаемо или может быть сделано таковым. Следовательно, подобных сил не существует. Таким образом, все, что происходит вокруг нас, мы можем считать процессом самоорганизации, то есть процессом, идущим за счёт внутренних стимулов, не требующих вмешательства внешних факторов, не принадлежащих системе. К числу таких процессов относится также и становление и действие Разума, ибо он родился в системе в результате её эволюции. Итак, весь процесс эволюции системы – процесс самоорганизации. Мир всё время меняется. Мы не можем утверждать, что процесс самоорганизации направлен на достижение состояния равновесия (под которым понимается абсолютный хаос), у нас нет для этого оснований, гораздо больше данных для утверждения обратного - мир непрерывно развивается, и в этом изменении просматривается определённая направленность, отличная от стремления к равновесию.

Для описания основ процесса самоорганизации удобно (хотя и заведомо недостаточно) использовать терминологию дарвиновской триады: наследственность, изменчивость, отбор, придав этим понятиям более широкий смысл. Изменчивость в этом более широком смысле – это вечно присутствующие факторы случайности и неопределённости. Без предположения о непрерывно действующих случайных факторах, постоянная эволюция системы, сопровождающаяся появлением новых качественных особенностей, по-видимому, невозможна. Что касается термина “наследственность”, то он означает лишь то, что настоящее и будущее любой системы в мире зависит от его прошлого. Степень зависимости той или иной системы от прошлого может быть любой. Эту степень зависимости условимся называть памятью системы. Во вполне детерминированных системах прошлое однозначно определяет будущее ( возможно и обратное – по настоящему определить прошлое).Такие системы – системы с бесконечной памятью (абсолютной наследственностью).Это абстракция, но она хорошо интерпретирует некоторые процессы в неживом мире – например, то движение планет, которое мы наблюдаем ( конечно, лишь на некотором , конечном, правда очень большом, интервале времени. “Память системы” в реальных системах в том смысле, как мы её определили, чаще всего оказывается ограниченной: и бесконечная память и её отсутствие - лишь абстракции, которые удобны для интерпретации. Примером системы, лишённой памяти, является развитое турбулентное движение.

Понятие “принципов отбора” является самым трудным среди понятий дарвиновской триады. Процессы самоорганизации следуют определённым правилам, законам. Это утверждение - некое эмпирическое обобщение, вопрос о происхождении этих правил лежит вне рационализма, как и вопрос о рождении Вселенной.

Вследствие этого необходимо более подробно коснуться понятия самоорганизации в живой и неживой природе, или точнее, нового научного направления, изучающего именно эти процессы на Земле и во Вселенной – синергетики.

Синергетика как наука самоорганизации в живой и неживой природе

Синергетика - новая наука современности

Существуют два подхода к проблеме самоорганизации систем, которые все чаще обсуждаются в естественно-научной и философской литературе. Это так называемые субстратный и функциональный подходы. К первому из них относят теорию происхождения жизни с вполне определенными особенностями вещественной основы биологических систем, т.е. со строго определенным составом элементов-органогенов и не менее определенной структурой входящих в живой организм химических соединений. Рациональный результат субстратного подхода к проблеме биогенеза – накопленная информация об отборе химических элементов и структур.[1]

В настоящие дни проблему самоорганизации в живой и неживой природе подробно изучает новая наука - синергетика, появившаяся в 70-е годы прошлого века и претендующая на описание движущихся сил эволюции любых объектов нашего мира.

Появление синергетики в современном естествознании инициировано, скорее всего, подготовкой глобального эволюционного синтеза всех естественно-научных дисциплин. Эту тенденцию в немалой степени сдерживало такое обстоятельство, как разительная асимметрия процессов деградации и развития в живой и неживой природе. Дело в том, что в классической науке (ХIX в.) господствовало убеждение, что материи изначально присуща тенденция к разрушению всякой упорядоченности, стремление к исходному равновесию, что в энергетическом смысле и означало неупорядоченность, т.е. хаос. Такой взгляд на вещи сформировался под воздействием образцовой физической дисциплины – равновесной термодинамики.[2]

Стоит отметить. Что постулат о способности материи к саморазвитию в философию был введен достаточно давно. А вот его необходимость в фундаментальных естественных науках (физике, химии) начинает осознаваться только сейчас. На волне этих проблем и возникла синергетика – теория самоорганизации.

Главный мировоззренческий сдвиг, произведенной синергетикой, можно выразить следующим образом:

процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции во Вселенной по меньшей мере равноправны;

процессы созидания (нарастания сложности и упорядоченности) имеют единый алгоритм независимо от природы систем, в которых они осуществляются.

Таким образом, синергетика претендует на открытие некоего универсального механизма, с помощью которого осуществляется самоорганизация в живой, так и неживой природе. Под самоорганизацией при этом понимается спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее к более сложным и упорядоченным формам организации. Отсюда следует, что объектом синергетики могут быть отнюдь не любые системы, а только те, которые удовлетворяют по меньшей мере двум условиям:

они должны быть открытыми, то есть обмениваться веществом или энергией с внешней средой;

они должны также быть существенно неравновесными, то есть находиться в состоянии, далеком от термодинамического равновесия.

Синергетика сформировала принцип самодвижения в неживой природе, создания более сложных систем из более простых. С синергетикой в физику проник эволюционный подход, и наука приходит к пониманию творения как создания нового. Синергетика ввела случайность на макроскопический уровень, подтвердив тем самым выводы механики для микроскопического уровня. Синергетика подтвердила вывод теории относительности о взаимопревращении вещества и энергии и объясняет образование веществ. Она пытается ответить на вопрос, как образовались все те макросистемы, в которых мы живем.

С точки зрения синергетики энергия как бы застывает в виде кристаллов, превращаясь как из кинетической в потенциальную. Вещество – это застывшая энергия. Энергия – понятие, характеризующее способность производить работу, и не только механическую, но и работу по созиданию новых структур.

Энтропия – это форма выражения количества связанной энергии, которую имеет вещество. Энергия – творец, энтропия – мера творчества. Она характеризует результат.

В девятнадцатом веке Ч. Дарвином была создана теория эволюции живой природы, которая вывила условия и механизмы возникновения новых видов жизни. Синергетика делает то же самое в отношении неживых уровней организации материи – элементарных частиц и т.д.

Современная наука достаточно сильна накопленным потенциалом научного знания и имеет определенную устойчивость, ввиду зависимости финансовых и интеллектуальных вложений в нее со стороны общества от практической полезности получаемых результатов. Тем не менее, смешение научного знания с элементами обывательского доверия и даже мистики может ослаблять в какой–то мере науку как форму общественного сознания. Сказанное имеет для синергетики значение, поскольку в нее более, чем в другие области происходит ''слив'' невостребованной обществом познавательной активности. Эта роль своеобразного отстойника имеет, очевидно, свои плюсы и минусы. Необходимо лишь отметить, что существующая ситуация должна ясно осознаваться авторитетными учеными, руководителями и спонсорами.

Синергетика и самоорганизация

В определенной части своего смысла синергетика и такие понятия как самоорганизация, саморазвитие и эволюция имеют общность, которая позволяет указать их все в качестве результатов синергетического процесса. В особенности самоорганизация устойчиво ассоциируются сегодня с синергетикой. Однако такие ассоциации имеют двоякое значение. С одной стороны, эффект самоорганизации является существенным, но, тем не менее, одним из компонентов, характеризующих синергетику, с другой — именно этот компонент придает выделенный смысл всему понятию синергетики и, как правило, является наиболее существенным и представляющим наибольший интерес. Не только результаты, а и условия, причины и движущие силы самоорганизации имеют альтернативы. Так, в рассмотрении И.Р. Пригожина применительно к диссипативным структурам речь идет о когерентной самоорганизации, альтернативой для которой является континуальная самоорганизация индивидуальных микросистем, разработанная и предложенная А.П. Руденко. Главным достоинством ''континуальной'' самоорганизации, предложенной А.П. Руденко, является то, что именно такой подход позволяет провести рассмотрении связи самоорганизации и саморазвития. В соответствии с развитым взглядами сущность прогрессивной эволюции состоит в саморазвитии континуальной самоорганизации индивидуальных объектов. Показывается, что способностью к саморазвитию и прогрессивной эволюции с естественным отбором обладают только индивидуальные микрообъекты с континуальной самоорганизацией и что именно прогрессивная химическая эволюция способна быть основанием для возникновения жизни.

Итак, исходя из этого можно предложить следующее определение: синергетика — (от греч. synergetikos — совместный, согласованно действующий) — научное направление, изучающее процессы образования и массовых (коллективных) взаимодействий объектов (элементов, подсистем): (1) происходящие в открытых системах в неравновесных условиях; (2) сопровождающиеся интенсивным обменом веществом и энергией подсистем с системой и системы с окружающей средой; (3) характеризуемые самопроизвольностью (отсутствием жесткой детерминации извне) поведения объектов (подсистем), сочетающейся с их взаимосодействием и (4) имеющие результатом упорядочение, самоорганизацию, уменьшение энтропии, также эволюцию систем. Представляется целесообразным отклонится от стремления к определению именно синергетики и констатировать то, чем реально занимаются специалисты в связи с исследованиями по синергетике.[4]

Синергетическая концепция самоорганизации

1. Объектами исследования являются открытые системы в неравновесном состоянии, характеризуемые интенсивным (потоковым, множественно–дискретным) обменом веществом и энергией между подсистемами и между системой с ее окружением. Конкретная система погружена в среду, которая является также ее субстратом.

2. Среда — совокупность составляющих ее (среду) объектов, находящихся в динамике. Взаимодействие исследуемых объектов в среде характеризуется как близкодействие — контактное взаимодействие. Среда объектов может быть реализована в физической, биологической и другой среде более низкого уровня, характеризуемой как газоподобная, однородная или сплошная. (В составе системы реализуется дальнодействие — полевое и опосредствованное (информационное) взаимодействие.)

3. Различаются процессы организации и самоорганизации. Общим признаком для них является возрастание порядка вследствие протекания процессов, противоположных установлению термодинамического равновесия независимо взаимодействующих элементов среды (также удаления от хаоса по другим критериям). (Организация, в отличие от самоорганизации, может характеризоваться, например, образованием однородных стабильных статических структур.)

4. Результатом самоорганизации становится возникновение, взаимодействие, также взаимосодействие (например, кооперация) и, возможно, регенерация динамических объектов (подсистем) более сложных в информационном смысле, чем элементы (объекты) среды, из которых они возникают. Система и ее составляющие являются существенно динамическими образованиями.

5. Направленность процессов самоорганизации обусловлена внутренними свойствами объектов (подсистем) в их индивидуальном и коллективном проявлении, а также воздействиями со стороны среды, в которую ''погружена'' система.

6. Поведение элементов (подсистем) и системы в целом, существенным образом характеризуется спонтанностью — акты поведения не являются строго детерминированными.

7. Процессы самоорганизации происходят в среде наряду с другими процессами, в частности противоположной направленности, и могут в отдельные фазы существования системы как преобладать над последними (прогресс), так и уступать им (регресс). При этом система в целом может иметь устойчивую тенденцию или претерпевать колебания к эволюции либо деградации и распаду. Самоорганизация может иметь в своей основе процесс преобразования или распада структуры, возникшей ранее в результате процесса организации.

Приведенное развернутое определение является если и не вполне совершенным, то все–таки необходимым шагом на пути конкретизации содержания, которое относится к синергетике, и выработки критериев для создания моделирующей самоорганизующейся среды.

О соотношении синергетики и самоорганизации следует вполне определенно сказать, что содержание, на которое они распространяются, и заложенные в них идеи неотрывны друг от друга. Они, однако, имеют и различия. Поэтому синергетику как концепцию самоорганизации следует рассматривать в смысле взаимного сужения этих понятий на области их пересечения.[5]

В заключении отметим следующее. Проблематика, содержание, методы исследований и результаты, относимые к синергетике характеризуются неоднозначными оценками и неопределенностью. Вместе с тем, синергетика как научное направление исследований является востребованной обществом. Значительное количество результатов исследований в разных областях знания соотносится исследователями с синергетикой. Контекст синергетики дает возможность плодотворно взаимодействовать ученым разных специализаций на языке системного осмысления и поиска новых решений. Приведенные определения синергетики, полученные преемственным образом, могут конструктивно применяться при решении конкретных задач. Можно предположить, что в связи с существующими и грядущими результатами в кинетической химии, нейробиологии, транспьютерном нейрокомпьютинге и в других областях сформируется более определенный теоретический и аксиоматический базис синергетики, благодаря чему, в частности, и критика в ее адрес станет более конструктивной и продуктивной. Несомненно, при всем том, что синергетика полноценно ''работает'' сегодня как категория научного знания.[6]

Горелов А.А. Концепция современного естествознания. – М.: Высшее образование. 2005. 335 с

Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Что такое синергетика// Нелинейные волны. Самоорганизация. М.: Наука, 1983.

Карпенков С.Х. Концепция современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ, 1997. – 320 с.

Учебник для вузов (под ред. проф.В.Н. Лавриненко, проф.В.П.Ратникова: 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2006. – 79 с.

Хакен Г. ''Синергетика'' М.: Наука, 1980

[1] Карпенков С.Х. Концепция современного естествознания: Учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ, 1997. – 276-277 с.

[2] Учебник для вузов (под ред. проф.В.Н. Лавриненко, проф.В.П.Ратникова: 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2006. – 79 с.

[3] Горелов А.А. Концепция современного естествознания. – М.: Высшее образование. 2005. 126 с.

[4] Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Что такое синергетика// Нелинейные волны. Самоорганизация. М.: Наука, 1983. [5] Хакен Г. ''Синергетика'' М 1980 [6] Данилов Ю.А., Кадомцев Б.Б. Что такое синергетика// Нелинейные волны. Самоорганизация. М.: Наука, 1983.

Открытие самоорганизации в простейших системах неорганической природы, прежде всего в физике и химии, имеет огромное научное и мировоззренческое значение. Поиск аналогичных процессов самоорганизации в других классах открытых неравновесных систем обещает быть успешным: механизм действия лазера; рост кристаллов; формирование живого организма; динамика популяций; рыночная экономика, в которой хаотичные действия приводят к образованию устойчивых и сложных макроструктур. Все это примеры самоорганизации систем самой разной природы. С позиции самоорганизации становится ясно, что весь окружающий нас мир и Вселенная представляют собой совокупность разнообразных самоорганизующихся процессов, которые служат основой любой эволюции.

Таким образом, синергетика претендует на открытие некоего универсального механизма, при помощи которого осуществляется самоорганизация как в живой, так и в неживой природе. Под самоорганизацией при этом понимается спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее сложных и упорядоченных форм организации к более сложным и упорядоченным.

Подводя некоторый итог, перечислим основные положения самоорганизации систем:

– Системы должны быть открытыми, т. е. обмениваться веществом или энергией с внешней средой.

– Открытая система должна быть диссипативной и находиться достаточно далеко от термодинамического равновесия.

– Самоорганизация открытых систем опирается на принцип положительной обратной связи, согласно которому изменения, появляющиеся в системе, не устраняются, а, наоборот, накапливаются и усиливаются, что приводит, в конце концов, к возникновению нового порядка и структуры.

– Система должна быть сложной, обладать достаточным количеством взаимодействующих между собой элементов, имеющих некоторые критические размеры. В противном случае самоорганизация (коллективное поведение элементов системы) может не наступить.

Синергетика утверждает, что развитие открытых систем протекает путем нарастающей сложности и упорядоченности. В цикле развития такой системы наблюдается две фазы:

1) период плавного эволюционного развития, с линейными изменениями, подводящими систему к некоторому неустойчивому критическому состоянию (точке бифуркации);

2) выход из критического состояния скачком и переход в новое устойчивое состояние с большей степенью сложности и упорядоченности.

Эволюция таких систем носит нелинейный характер, и развитие осуществляется через случайный выбор одной из нескольких возможностей дальнейшей эволюции в точке бифуркации. Следовательно, случайность – не досадное недоразумение; она встроена в механизм эволюции.

Мы перечислили необходимые, но далеко не достаточные условия для возникновения самоорганизации в различных системах природы. И чем выше в своем эволюционном развитии находится система, тем более сложными и многочисленными будут факторы, которые влияют на ее самоорганизацию.

Выводы:

– При неравновесных условиях в открытой системе за счет внутренних перестроек могут возникнуть упорядоченные структуры. Сами структуры, возникающие в диссипативных системах при неравновесных процессах, И. Пригожин назвал диссипативными.

– Г. Хакен выделил в спонтанном переходе в организации роль коллективных процессов, коллективного действия многих подсистем. Отсюда и название концепции – синергетика. Синергетика изучает механизмы взаимодействия в сложных открытых системах с положительной обратной связью.

– Самоорганизация выступает как источник эволюции систем, так как она служит началом процесса возникновения качественно новых и более сложных структур в развитии системы.

Подводя некоторый итог, перечислим основные положения самоорганизации систем:

– Системы должны быть открытыми, т. е. обмениваться веществом или энергией с внешней средой.

Выводы:

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Вопрос о живой природе является одним из давних вопросов в биологии, поскольку интерес к нему восходит еще к античным векам. Дававшиеся в разные времена определения живой природы не могли быть исчерпывающими из-за отсутствия достаточных данных. Лишь последующее развитие биологии привело к новому пониманию сущности живой пироды, определению свойств живого.

Наш мир, все, что доступно в нем наблюдению претерпевают непрерывные изменения - мы наблюдаем его непрекращающуюся эволюцию. Главной причиной эволюции Ламарк считал присущее живой природе изначальное (заложенное Творцом) стремление к усложнению и самосовершенствованию своей организации. Вторым фактором эволюции он называл влияние внешней среды.

Существует, к примеру, еще одна позиция. Согласно принципу Бора, существующим мы имеем право считать лишь то, что наблюдаемо или может быть сделано таковым. Следовательно, подобных сил не существует. Таким образом, все, что происходит вокруг нас, мы можем считать процессом самоорганизации, то есть процессом, идущим за счёт внутренних стимулов, не требующих вмешательства внешних факторов, не принадлежащих системе.

Процесс организации и самоорганизации в живой природе

Неживая природа или косная материя представлена в виде вещества и поля, которые обладают энергией. Она организована в несколько уровней: элементарные частицы, атомы, химические элементы, небесные тела, звёзды, галактика и Вселенная. Вещество может пребывать в одном из нескольких агрегатных состояний (например: газ, жидкость, твёрдое тело, плазма).

Живая природа — совокупность организмов. Исследованием живой природы занимается биология (от греч. bios — жизнь и logos — учение, наука). Интерес к познанию живой природы возник у человека очень давно, еще в первобытную эпоху, и был тесно связан с его важнейшими потребностями: в пище, лекарствах, одежде, жилье и т.п.

Делится на пять царств: вирусы, бактерии, грибы, растения и животные. Живая природа организуется в экосистемы, которые составляют биосферу. Развитие живой природы привело к появлению человечества. Мир живой природы предстает перед нами подвижным, изменчивым и удивительно разнообразным.

Часто определение живого сводят к перечислению характерных свойств (или отличий от неживой материи):

· сложная, упорядоченная структура;

· активная реакция на внешние воздействия или раздражения;

· в процессе развития не только изменяются, но и усложняются;

· способность к размножению;

· способность передачи наследственной информации от родителей к потомкам;

· адаптируемость к окружающей среде;

· получают энергию из внешней среды, используя ее на поддержание собственной упорядоченности. 2

Различают такие понятия, как среда и условия существования организмов, а точнее способность их к организации и самоорганизации в живой природе.

Рассмотрим поподробнее данные процессы.

Организация в живой природе

Под организацией системы понимается изменение ее структуры, обеспечивающее согласованное поведение, или функционирование системы, которое определяется внешними условиями.

На разную степень организации живой материи обращали внимание ученые разных времен. Еще в прошлом столетии немецкий ботаник М.Шлейден говорил о различном порядке организованности живых тел. К тому времени была создана клеточная теория живой материи. Была утверждена идея дискретности, т.е. делимости живой материи на составные части более низкой организации, которым приписывались вполне определенные функции.

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

Концепция структурных уровней впервые была предложена в 20-х годах XX века. В соответствии с данной концепцией структурные уровни различаются не только по классам сложности, но и по закономерностям функционирования. В ней каждый последующий уровень входит в предыдущий, образуя таким образом единое целое, где низший уровень содержится в самом высоком. Таким образом, понятие уровней организации сливается с органической целостностью.

Уровни организации живой природы

Живая природа обладает сложной структурой. В ней выделяют следующие уровни: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биоценотический и биосферный.

Молекулярный – наиболее древний уровень структуры живой природы, граничащий с неживой природой. На данном уровне изучается химический состав и строение молекул сложных органических веществ, входящих в состав клетки (белков, нуклеиновых кислот и др.), а также выявляется роль нуклеиновых кислот в хранении наследственной информации, белков — в образовании клеточных структур, в процессах жизнедеятельности клетки.

Клеточный уровень жизни, включающий в себя молекулярный. Рассматривает сложное строение клетки, наличие в ней оболочки, плазматической мембраны, ядра, цитоплазмы и других органоидов; присущие ей разнообразные процессы жизнедеятельности: рост, развитие, деление, обмен веществ, а также сходное строение и жизнедеятельность клеток организмов растений, животных, грибов и бактерий.

Организменный уровень, включающий в себя молекулярный и клеточный. Изучает сходство организмов разных царств живой природы — их клеточное строение, сходное строение клеток и протекающих в них процессов жизнедеятельности и выявляет различия между растениями и животными в строении и способах питания, а также рассматривает связь организмов со средой обитания, их приспособленность к ней.

Популяционно-видовой — надорганизменный уровень жизни, включающий в себя организменный уровень. В его внимании находятся пищевые, территориальные и родственные связи между особями вида, связь их с факторами неживой природы, плюс к этому приуроченность экологических закономерностей и эволюционных процессов к этому уровню.

Биоценотический уровень жизни, представляющий собой сообщество особей разных видов на определенной территории, связанных различными внутривидовыми и межвидовыми взаимоотношениями, а также факторами неживой природы. Проявление на этом уровне экологических закономерностей и эволюционных процессов.

Биосферный — высший уровень организации жизни. Биосфера — биологическая оболочка Земли, совокупность всего живого населения. Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере — основа ее целостности, роль живых организмов в нем. Роль солнечной энергии в круговороте веществ, значение растений и фотосинтеза в поглощении и использовании солнечной энергии для поддержания жизни всего многообразия видов на Земле, сохранения равновесия.

Самоорганизация в живой природе

Самоорганизация - это естественнонаучное выражение процесса самодвижения материи. Способностью к самоорганизации обладают системы живой и неживой природы, а также искусственные системы. Самоорганизация характеризуется возникновением внутренне согласованного функционирования за счет внутренних связей и связей с внешней средой. Причем понятия функция и структура системы тесно взаимосвязаны; система организуется, т.е. изменяет структуру ради выполнения функции.
Рассматривая структуру и функцию, предпочтение отдают первичности в изменении функции. Однако наиболее правильно рассматривать диалектическую взаимосвязь и взаимообусловленность их изменений в процессе эволюции (изменение среды требует изменения функции; а она, в свою очередь, влияет на изменение структуры).
Растительное и животное царство дает множество убедительных примеров такой взаимообусловленности. Так, выход растений на сушу ознаменовался приобретением комплекса морфофизиологических новшеств, защитных покровов, проводящей системы, дифференциацией тела на органы и т.д. Благодаря этим изменениям, прежде всего, было достигнуто уменьшение потери воды от испарения и усиление ее движения по растению.

Существуют два подхода к проблеме самоорганизации систем, которые все чаще обсуждаются в естественнонаучной и философской литературе. Это так называемые субстратный и функциональный подходы. К первому из них относят теорию происхождения жизни с вполне определенными особенностями вещественной основы биологических систем, т.е. со строго определенным составом элементов-органогенов и не менее определенной структурой входящих в живой организм химических соединений. Рациональный результат субстратного подхода к проблеме биогенеза - накопленная информация об отборе химических элементов и структур.

Главный мировоззренческий сдвиг, произведенной синергетикой, можно выразить следующим образом:

- процессы разрушения и созидания, деградации и эволюции во Вселенной, по меньшей мере, равноправны;

- процессы созидания (нарастания сложности и упорядоченности) имеют единый алгоритм независимо от природы систем, в которых они осуществляются.

Процессы самоорганизации происходят в среде наряду с другими процессами, в частности противоположной направленности, и могут в отдельные фазы существования системы как преобладать над последними (прогресс), так и уступать им (регресс). При этом система в целом может иметь устойчивую тенденцию или претерпевать колебания к эволюции либо деградации и распаду. Самоорганизация может иметь в своей основе процесс преобразования или распада структуры, возникшей ранее в результате процесса организации.

Результатом самоорганизации становится возникновение, взаимодействие, также взаимосодействие (например, кооперация) и, возможно, регенерация динамических объектов (подсистем) более сложных в информационном смысле, чем элементы (объекты) среды, из которых они возникают. Система и ее составляющие являются существенно динамическими образованиями.

Организацией системы – изменение ее структуры, обеспечивающее согласованное поведение, или функционирование системы, которое определяется внешними условиями.

Самоорганизация - это естественнонаучное выражение процесса самодвижения материи. Понятие самоорганизации в отличие от понятия организации выражает диалектический аспект последней, включая в себя в основном те организации, которые воплощены в сложных саморазвивающихся (относительно автономных) системах. Самоорганизацию можно наблюдать на всех уровнях организации материи, т.е. она является своего рода составляющим элементом организации. Под самоорганизацией понимается спонтанный процесс, в ходе которого возникает, воспроизводится или совершенствуется организация сложной динамической системы.

Самоорганизация может иметь в своей основе процесс преобразования или распада структуры, возникшей ранее в результате процесса организации.

Организация, в отличие от самоорганизации, может характеризоваться, например, образованием однородных стабильных статических структур.

Но самоорганизация и организация имеют в определениях общее начало – упорядочение, а также общим признаком для них является возрастание порядка вследствие протекания процессов, противоположных установлению термодинамического равновесия независимо взаимодействующих элементов среды (также удаления от хаоса по другим критериям).

Из всего вышесказанного можно заключить, что процессы организации и самоорганизации имеют как различия, так и сходные черты. К тому же они занимают важные позиции в живой природе, а точнее в процессе эволюции живой природы.

Читайте также: