Конспект по екології
Відповідно до загальної теорії систем система - це якась реальна або мислима сукупність частин (елементів) зі зв'язками (взаємодіями) між ними. Зазвичай система визначається як сукупність об'єктів, об'єднаних для виконання заданої функції. Всі системи мають деякими загальними властивостями:
1. Кожна система має певну структуру. яка визначається формою просторово-часових зв'язків або взаємодій між елементами системи.
2. Система не може складатися з елементів, позбавлених індивідуальності, абсолютно ідентичних; для будь-якої системи справедливий принцип необхідної різноманітності елементів. Нижня межа різноманітності - не менше двох елементів (протон і електрон, болт і гайка, білок і нуклеїнова кислота, «він» і «вона»), верхній - нескінченність. Різноманітність залежить від числа різних елементів, що складають систему, і може бути виміряна.
3. Властивості системи неможливо зрозуміти лише на підставі властивостей її частин. Вирішальне значення має саме зв'язок або взаємодія між елементами системи. По окремих деталей машини перед складанням можна судити про її дії. Незалежне розгляд законів людського суспільства і законів біоекології не дозволяє судити про характер взаємин людини і живої природи. Ступінь незвідність властивостей системи до властивостей окремих елементів, з яких вона складається, визначає емерджентність системи.
Емерджентність - це наявність у цілісної системи особливих властивостей, які не притаманні її підсистем або елементів.
Емерджентні властивості екологічної системи є не простий перехід кількості в якість, а є особливою формою інтеграції, що підкоряється іншим законам формоутворення, функціонування та еволюції. Такі якісно нові, емерджентні властивості екологічного рівня або екологічної одиниці не можна передбачити, виходячи з властивостей компонентів, що становлять цей рівень або одиницю. Хоча дані, отримані при вивченні будь-якого рівня, допомагають при вивченні наступного, з їх допомогою ніколи не можна повністю пояснити явища, що відбуваються на цьому рівні: він повинен бути вивчений безпосередньо. Наприклад, молекула володіє іншими властивостями, ніж складові її атоми, в той час як скупчення атомів, що не об'єднаних в молекули, не дасть уявлення про якість молекули, а механічне зосередження всіх необхідних для побудови організму молекул, навіть окремих органів, не дає якості організму. Принцип емерджентність має важливе значення для екологічного мислення: одне дерево не може скласти лісу, розрізнені дерева - теж; ліс виникає лише за певних умов - достатній густині деревостану, відповідної флорі і фауні, сформованих спільнотах взаємопов'язаних організмів, що живуть на даній території, і при інших умовах, тобто емерджентні властивості виникають в результаті зміни природи цих компонентів, а не в результаті зміни кількості цих компонентів. Частині не склеюються, а інтегруються, обумовлюючи появу нових, до цього були відсутні якостей.
4. Виділення системи ділить її світ на дві частини - саму систему і її середовище. При цьому сила зв'язків елементів всередині системи більше, ніж з елементами середовища. За характером зв'язків, зокрема, за типом обміну речовиною і енергією з середовищем в принципі мислимі:
- ізольовані системи (ніякої обмін неможливий);
- замкнуті системи (неможливий обмін речовиною, але обмін енергією можливий);
- відкриті системи (можливий обмін і речовиною, і енергією).
У природі існують тільки відкриті системи. Системи, між внутрішніми елементами яких і елементами середовища здійснюються переноси речовини, енергії та інформації, носять назву динамічних систем. Будь-яка жива система - від вірусу до біосфери - являє собою відкриту динамічну систему
5. Переважна більшість внутрішніх взаємодій у динамічній системі над зовнішніми визначає її стійкість. здатність ксамосохраненію. Зовнішній вплив на систему, що перевершує силу і гнучкість її внутрішніх взаємодій, призводить кнеобратімим змін і загибелі системи. Подібно до цього зовнішній вплив на біологічну систему, що перевершує силу її внутрішніх зв'язків і здатність до адаптації, приводить до незворотних змін і загибелі системи. Стійкість динамічної системи підтримується безперервно виконуваної нею зовнішньої циклічної роботою ( «принцип велосипеда»). Для цього необхідні проток і перетворення енергії в системі.
6. Дія системи в часі називають її поведінкою. Зміна поведінки під впливом зовнішніх умов позначають як реакцію системи. а якісна зміна реакції системи - як її пристосування. або адаптацію. Закріплення адаптивних змін структури і зв'язків системи в часі розглядається як її розвиток чи еволюція. Виникнення і існування всіх матеріальних систем в природі обумовлено еволюцією. Самоподдерживающиеся динамічні системи еволюціонують у бік ускладнення організації і виникнення системної ієрархії - освіти підсистем в структурі системи. При цьому спостерігається певна послідовність становлення емерджентних властивостей (якостей) системи - стійкості. керованості і самоорганізації. Еволюція складається з послідовного закріплення таких адаптацій, при яких проток енергії через систему і її потенційна ефективність збільшуються.
7. Із зростанням ієрархічного рівня системи зростає і складність її структури і поведінки. Складність (порядок) системи Hn визначається числом зв'язків n між її елементами: Hn = lg n.
Зазвичай системи, що мають до тисячі зв'язків (0
Інший критерій складності пов'язаний з характером поведінки системи, її реакцією на зовнішній вплив. Якщо система здатна до акту рішення, тобто до вибору альтернатив поведінки (в тому числі і в результаті випадкового зміни), то така вирішальна система вважається складною. Наслідком збільшення складності систем в ході їх еволюції є прискорення еволюції, все більш швидке проходження її стадій, рівноцінних по якісних зрушень.
8. Важливою особливістю еволюції складних систем є нерівномірність, відсутність монотонності. Періоди поступового накопичення незначних змін іноді перериваються різкими якісними стрибками, істотно змінюють властивості системи. Зазвичай вони пов'язані з так званими точкамібіфуркаціі - роздвоєнням, розщепленням колишнього шляху еволюції. Від вибору того чи іншого напрямку розвитку в точці біфуркації дуже багато залежить, аж до появи і процвітання нового світу речовин, організмів, соціумів або, навпаки, загибелі системи. Навіть для вирішальних систем результат вибору часто непередбачуваний, а сам вибір в точці біфуркації може бути обумовлений випадковим імпульсом.
9. Існування систем немислимо без зв'язків. Останні ділять на прямі і зворотні. Прямий називають такий зв'язок, при якій один елемент (А) діє на інший (В) без відповідної реакції. Прикладом такого зв'язку може бути дія деревного ярусу лісу на випадково яке виросло під його пологом трав'яниста рослина, або дія Сонця на земні процеси. При зворотний зв'язок елемент В відповідає на дію елемента А. Зворотні зв'язку бувають позитивними і негативними. І ті, і інші грають істотну роль в екологічних процесах і явищах.
Зворотній негативний зв'язок діє таким чином, що у відповідь на посилення дію елемента А збільшується протилежна по напрямку сила дії елемента В. Такий зв'язок дозволяє зберігатися системі в стані стійкої динамічної рівноваги. Це найбільш поширений і поважний вигляд зв'язків в природних системах. На них перш за все базується стійкість і стабільність екосистем. Приклад такого зв'язку - взаємини між хижаком і його жертвою. Збільшення чисельності жертви як кормового ресурсу, створює умови для розмноження і збільшення чисельності хижаків. Вони, в свою чергу, починають більш інтенсивно знищувати жертву і знижують її чисельність. В цілому чисельність хижака і жертви синхронно коливається в певних межах.
Одне з негативних проявів діяльності людини в природі пов'язане з порушенням цих зв'язків, що може привести до руйнування екосистем або переходу їх в інший стан.
Таким чином, пристрій природи слід розглядати як системне ціле, що складається з вкладених одна в іншу екосистем, вищою з яких є унікальна глобальна екосистема - біосфера. В її рамках відбувається обмін енергією і речовиною між усіма живими і неживими складовими в масштабах планети. Загрозлива всьому людству катастрофа полягає в тому, що порушений один з ознак, яким повинна володіти екосистема: біосфера як екосистема діяльністю людини виведена зі стану стійкості. В силу своїх масштабів і різноманіття взаємозв'язків вона не повинна від цього загинути, вона перейде в новий стійкий стан, змінивши при цьому свою структуру, перш за все неживу, а слідом за нею неминуче і живу. Людина як біологічний вид менше інших має шанс пристосуватися до нових швидко мінливих зовнішніх умов і, швидше за все, зникне першим.
Рекомендуємо прочитати:
Конспект по екології