2.3.2. Следствие из теоремы Пригожена

1. Теорема Шредингера: упорядоченность в любой организменной единице всегда выше, чем упорядоченность в окружающей его среде.

2. Афоризм Хасэ – энергетическая ценность пищи всегда выше, чем тот же показатель продуктов диссимиляции. Организм существует до тех пор, пока имеет положительный энергетический запас.

3. Афоризм Бриллюена – энтропия отходов всегда больше энтропии пищи.

Вывод:

Термодинамическое поведение биосистемы характеризуется следующими особенностями:

1. Любая живая система потребляет энергию и расходует её в виде работы и теплоты подчиняясь законам сохранения.

2. Второе начало термодинамики указывает в каком направлении должны протекать самопроизвольно природные процессы. Для изолированных систем энтропия – мера необратимости превращения энергии, и одновременно как мера структурной неупорядоченности, не может уменьшаться, она либо остается неизменной, либо возрастает. Биологические, биохимические, химические и физические процессы в биосистемах идут с ростом структурной и организационной упорядоченности, т.е. с уменьшением энтропии. Противоречие закону энтропии снимается рассмотрением организма или организменной единицы в качестве единой открытой системы вместе с окружающей средой.

3. Согласно теории Пригожина в открытых системах с потоком энергии вынужденно возникают динамические диссипативные структуры в виде циклов, переносящих энергию, упорядоченные круговороты вещества.

Диссипативные структуры увеличивают неоднородность систем, способствуют увеличению ее сложности.

В глобальном масштабе диссипативные структуры упорядочивают круговороты веществ. Наиболее сложные структуры лучше вписываются в круговорот и эффективнее преобразовывают проходящую через них энергию. Явления возникновения таких структур, только за счет потока энергии получило название самоорганизации системы.

2.4. Общие свойства и параметры систем

2.3.1. Свойства сложных биосистем

Каждая система имеет определенную структуру, определяемую формой пространственно-временных связей или взаимодействием между элементами системы. Система называется организованной, если ее существование либо необходимо для поддержания некоторой функциональной структуры выполняющей определенную работу, или наоборот зависит от деятельности такой структуры.

1. Принцип необходимого разнообразия элементов: система не может состоять из абсолютно идентичных элементов. Нижний предел разнообразия не меньше двух элементов. Верхнего предела разнообразия не существует. Неодинаковость микроскопических свойств частей системы, наличие в ней разных фазовых состояний определяет гетерогенность системы.

2. Свойство системы невозможно познать только на основании свойств составляющих ее элементов. Решающее значение имеет характер и тип взаимодействия между ее частями и элементами. Не сводимость свойств системы к сумме свойств отдельных элементов, из которых она состоит как особое свойство целостности системы получило название эмерджентности системы

3. Характеризует характер взаимодействия между системой и средой. В природе существует только открытые динамические системы, внутренние элементы которых осуществляет перенос ВИЭ.

4. Характеризует способность к самосохранению. Преобладание внутренних взаимодействий в системе над внешними воздействиями, т.е. лабильность систем по отношению к внешним воздействиям, определяют ее способность к самосохранению благодаря качествам выносливости и устойчивости.

Внешнее воздействие на систему, превосходящая силу и гибкость ее внутренних взаимодействий приводит к необратимым изменениям и гибели системы.

Устойчивость динамических систем поддерживается выполняемой ее внешней циклической работой, (принцип велосипеда). Для этого необходимы приток и преобразования энергии в системе. Вероятность достижения главной цели системы – самосохранение – опредиляется как ее потенциальная эффективность.

6. Поведение системы – действие системы во времени называется ее поведением. Вызванное внешними факторами изменение поведения обозначают как реакцию системы.

Качественное изменение реакции системы связанное с изменениями структуры и направления на стабилизацию поведения определяют как приспособление или адаптацию системы.

Закрепление адаптивных изменений структуры и связей системы во времени, при котором ее потенциальная эффективность увеличивается рассматриваемая как развитие или эволюция системы. Динамические системы эволюционируют от более вероятной к менее вероятной организации, т.е. в сторону усложнения организации и образования новых подсистем в структуре системы. При этом наблюдается определенное последствие установления эмерджентных свойств: устойчивости, управляемости, самоорганизации.

7. Неравномерность, отсутствие монотонности, гетерогенность – важнейшее свойство биосистем. Периоды постепенного накопления незначительных изменений иногда, прерываются качественными скачками, существенно меняющие свойства системы. Обычно они связаны с точками бифуркации, т.е. разъединение, расщепление прежнего пути эволюции.