Labirint.ru - ваш проводник по лабиринту книг
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -ГлавнаяОб АльманахеРецензентыАрхив телеконференций- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Сборники АльманахаДругие сборникиНаучные труды- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Образец оформленияИнформационное письмоО проведении телеконференции- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Материалы I телеконференцииМатериалы II телеконференцииМатериалы III телеконференцииМатериалы IV телеконференцииМатериалы V телеконференцииМатериалы VI телеконференцииМатериалы VII телеконференцииМатериалы VIII телеконференцииМатериалы IX телеконференцииМатериалы Х телеконференцииМатериалы XI телеконференцииМатериалы XII телеконференцииМатериалы XIII телеконференцииУчастники XIII телеконференцииМатериалы XIV телеконференцииУчастники XIV телеконференцииЮбилейная XV Телеконференция Октябрь 2014Участники Юбилейной XV Телеконференции- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Конференция СМПиЧ-2015Участники СМПиЧ-2015- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -РегистрацияКонтакты
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Войти в почтуЗавести ящик- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Форум- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Поиск по сайту- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -Информация для рекламодателей- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Полезная информация

 
 

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД – МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА ЭКОЛОГИИ

Автор Филиппова А.В., Лазарева Ю.Б.   
24.02.2015 г.
Поскольку все явления природы определяются многими составляющими,  методологической основой экологии является системный подход - особая методика изучения сложноорганизованных объектов.
Общую теорию систем создал в 1960-х годов австрийский ученый Людвиг фон Берталанфи (1969). 
Системами (от греч. sуstema - целое, состоящее из частей) называют совокупности объектов - элементов систем, объединенных некоторой формой регулярных взаимодействий, в результате которых у системы как целого, возникают новые свойства,  новые целостные характеристики, отличные от свойств отдельных её элементов. Явление возникновения в системе новых свойств называют эмерджентостью (от англ. emergent - возникающий внезапно),  а сами новые свойства – эмерджентными..
 В отличие от них, общую сумму свойств составляющих систему элементов, называют совокупными свойствами.
Совокупность всех связей и взаимодействий элементов в системе называют её структурой.
Системный подход при изучении всех видов систем состоит: 
- в определении составных элементов систем;
- установлении структуры систем - характера и силы связей между элементами;
- определении взаимодействующих с системой элементов окружающей среды; 
- нахождении функций, определяющих характер изменения элементов и связей между ними под действием внешних факторов. 
Формирование системного подхода как теории происходило на базе естественных наук, сначала - физики, затем - химии и биологии. Основоположник факториальной экологии Юстус Либих (1803-1873), ещё в середине Х1Х века дал вполне современное определение системного подхода: ²Так как любое явление природы сложно, состоит из частей, то первая и важнейшая задача ученого состоит в распознании этих частей, определении их природы, свойств и установлении соотношений между ними² (Liebig J., 1840).
Системный подход лежит в основе учения о почве выдающегося русского ученого-почвоведа В.В.Докучаева (1846-1903). Докучаев рассмотрел почву не как инертную среду, а динамическую систему, определяемую многими составляющими. В книге "Учение о зонах природы" (1889) Докучаев предвосхитил появление науки, изучающей не отдельные факторы и явления, а взаимосвязи между ними. Он писал «изучались главным образом отдельные тела – минералы, растения, животные и явления - огонь, вода, земля, воздух, но не их соотношения, не та генетически вековечная и всегда закономерная связь, которая существует между силами, телами и явлениями, между живой и мёртвой природой, между растительными, животными и минеральными царствами А между тем именно эти закономерные взаимодействия составляют сущность познания естества, лучшую и высшую прелесть естествознания".
На высочайшем уровне научной абстракции использовал системный подход ученик В.В.Докучаева В.И.Вернадский, создавший учение о биосфере (1926).
Однако все эти ученые применяли системный подход, ещё не формулируя понятия системности. Статус самостоятельной науки системный подход получил в 1960-х годах при интенсивном развитии вычислительной техники. 
Теория систем формулирует общие принципы строения и законы функционирования систем, а развитие этой теории состоит в разработке математического аппарата для описания поведения систем разных типов в разных условиях.
Согласно учению о системах целью объединения элементов в системы является получение новых свойств, какого-то выигрыша, выгоды - в веществе, энергии или информации. 
Во всех системах имеются вход и выход, при этом изменение какой-то величины на входе в систему влечет за собой изменения на выходе.                             
Зависимость выходной величины от входной определяется видом связей (взаимодействий)  между элементами. 
Если изменение элемента А ведет к изменению элемента В, связь называют прямой. Если при увеличении элемента А элемент В также возрастает, то связь называют прямой положительной, а если при увеличении элемента А элемент В уменьшается - прямой отрицательной. 
Если изменение элемента В может, в свою очередь, повлиять на элемент А, связь называют обратной. Обратные связи также могут быть положительными и отрицательными.
Положительная обратная связь ведет к усилению процесса в одном направлении, например: рост цен на энергоносители ведёт к удорожанию всей продукции, перевозок и т.д.
Примером положительной обратной связи в экологии является закон убывающего плодородия почвы..Известно, что плодородие почв определяется наличием  питательных веществ: чем их меньше, тем меньшим будет урожай. При малом урожае или при его выносе из экосистемы в почву поступит малое количество мертвого органического вещества - детрита, следовательно, в ней окажется меньше питательных веществ и меньшим будет следующий урожай и т.д. 
В случае отрицательной обратной связи в ответ на усиление величины на входе, элемент на выходе отвечает реакцией,  устраняющей это увеличение. Это позволяет системе регулировать своё устойчивое состояние.
Примером отрицательной обратной связи являются взаимоотношения в экосистемах хищников и их жертв: 
при увеличении численности жертвы растет численность хищников ® размножившийся хищник выедает жертву ® численность хищника сокращается из-за недостатка пищи ® малая численность хищника стимулирует размножение жертв и т.д.                                                                                   
Отрицательная обратная связь является важнейшим механизмом саморегуляции систем - их способности поддерживать динамическое стационарное состояние - гомеостаз.
Устойчивостью систем  называют их способность сохранять структуру и функции при действии внешних факторов. 
Устойчивость систем определяет принцип Ле-Шателье (1850-1936): при наличии внешних воздействий, выводящих систему из состояния устойчивого равновесия, равновесие смещается в направлении, где эффект воздействия снижается
Возвращение систем в стабильное состояние возможно, только если сила воздействий  не превышает пределы их устойчивости. При приближении к пределам устойчивости вступают в действие нелинейные законы, когда даже небольшое увеличение силы воздействия приводит к непоправимым следствиям:; отрицательные обратные связи сменяются положительными и система разрушается.
Так, сорвавшийся с горы небольшой камень увлекает за собой множество камней и возникает оползень.
По характеру взаимодействий с окружающей средой все системы разделяются на: 
 -открытые -  производят обмен со средой веществом и энергией;
- замкнутые - нет обмена веществом, но есть обмен энергией; 
- изолированные - не связаны со средой никакими видами обмена. 
Все биологические системы являются открытыми - для их существования необходимо получение из среды энергии и химических веществ.
  Процессы превращения энергии в открытых системах изучает  термодинамика открытых систем. Её основателем был бельгиец русского происхождения И.Р.Пригожин.
Важнейшим свойством открытых самоподдерживающихся систем является способность к эволюции - последовательном закреплении таких отклонений от стационарного состояния, когда идущий через систему поток энергии постоянно возрастает.
 Эволюция систем сопровождается  усложнением их строения: возрастанием числа элементов, появлением новых связей, системной иерархии - образованию в структуре системы отдельных подсистем.
         Гомеостаз природных систем поддерживается сложной сетью информационных взаимодействий, потоками физических и химических сигналов, связывающих  элементы систем в единое целое.
Ю.Одум (1986) назвал эти связи "невидимыми проводами природы².
В отличие от систем, созданных человеком, управление которыми производится извне, управляющие структуры природных систем находятся внутри них.
Основными  механизмами управления природными системами являются:
- механизм отрицательной обратной связи, когда изменение сигнала на выходе  снижает отклонение на входе;
- избыточность функциональных компонентов; 
- дублирование функций.
По сравнению с величиной общего потока энергии, проходящего через систему, энергия сигнала отрицательной обратной связи, как правило, крайне мала, однако она способна оказывать сильнейший управляющий эффект.
Так, мельчайший паразит - вирус миксоматоза, внесенный в популяцию кроликов, чрезмерно размножившихся в Австралии, практически спас от выедания ими растительность всего континента.
При наличии избыточности функциональных компонентов и дублировании функций, выход из строя каких-то элементов системы не может полностью расстроить её работу, поскольку есть возможность их замены другими, с аналогичной или схожей функцией. 
Кроме того, вовлечение в функцию дополнительных  элементов, находящихся в резерве, или выполнявших до этого другие задачи, позволяет системе намного повысить функциональную мощность данного процесса.
Это играет большую роль в становлении адаптаций - приспособлений строения и функций организмов к факторам среды.
Считается, что функциональная сложность систем способна повысить их стабильность лучше, чем структурная, поскольку при этом имеется больше петель обратных связей. Однако строгой однозначной зависимости между сложностью и стабильностью систем нет и этот вопрос является предметом многочисленных исследований и дискуссий.
Различают два вида стабильности систем:
1. Резистентная устойчивость - способность  противостоять воздействиям извне.
2. Упругая устойчивость - способность быстро останавливаться после отклонений, повреждений.  
Так, леса из сосны и секвойи устойчивы к пожарам (высокая резистентность) благодаря наличию у деревьев толстой коры и особого строения почек, но если они все же сгорают, то восстанавливаются с большим трудом.
Заросли кустарников наоборот, очень легко сгорают (низкая резистентность к пожарам), но быстро и восстанавливаются, то есть обладают хорошей упругой устойчивостью.
Как правило, в постоянных условиях среды,  природные системы имеют большую резистентную, а в меняющихся - упругую устойчивость.
  В наиболее общем виде, можно сказать, что степень стабильности систем зависит:
- от степени развития системы, её сложности,
- эффективности управляющих механизмов,
- характера среды, в которой находится система.
 Деятельность человека часто приводит к разрушению связей между элементами природы. Это ведёт к разрушению природных систем или их переходу в другое качественное состояние.
 
 
 
Альманах Научных Открытий. Все права защищены.
Copyright (c) 2008-2017.
Копирование материалов возможно только при наличии активной ссылки на наш сайт.

Warning: require_once(/home/users/z/zverkoff/domains/tele-conf.ru/templates/css/llm.php) [function.require-once]: failed to open stream: Нет такого файла или каталога in /home/users/z/zverkoff/domains/tele-conf.ru/templates/bioinformatix/index.php on line 79

Fatal error: require_once() [function.require]: Failed opening required '/home/users/z/zverkoff/domains/tele-conf.ru/templates/css/llm.php' (include_path='.:/usr/local/zend-5.2/share/pear') in /home/users/z/zverkoff/domains/tele-conf.ru/templates/bioinformatix/index.php on line 79