Начало >> Статьи >> Архивы >> Принципы организации биологических систем

Иерархичность, специфичность и неаддитивность биологических систем - Принципы организации биологических систем

Оглавление
Принципы организации биологических систем
Понятие организация и некоторые аспекты
Целостность, дискретность и автономность биологических систем
Иерархичность, специфичность и неаддитивность биологических систем
Типы организации биологических систем
Паразитарная система: уровни и механизмы интеграции

Иерархичность систем в самом общем виде выглядит так: компонент данной системы на более низком уровне организации может рассматриваться как система; вместе с тем вся данная система — лишь компонент (подсистема или элемент) системы более высокого ранга. Принцип иерархичности биологических систем отражен в представлениях об уровнях организаций живой материи — вопросе, вызывающем давние и принципиальные разногласия (Завадский, 1966). Автор разделяет точку зрения В. И. Вернадского (1940) и К. М. Завадского (1966) о правомочности выделения четырех уровней организации жизни: организменного, популяционно-видового (точнее — популяционного), биоценотическом и биостроматического. Каждому из них, на наш взгляд, соответствует определенная система — организм, популяция, сообщество, биосфера.
Безусловно, справедливой представляется идея В. И. Вернадского (1931) о возникновении жизни практически одновременно на всех уровнях и формировании сообществ организмов с самых первых этапов ее становления. В этой связи выделяемые уровни, даже независимо от их числа и трактовки разными исследователями, есть категории именно организации, отнюдь не всегда соответствующие ступеням эволюции. Исходя из концепции В. И. Вернадского (1931, 1940), обоснована неправомочность простого линейного соподчинения живых систем с позиций эволюции (Завадский, 1961, 1966). С позиций системной организации механическое составление сложных систем из более простых (по типу «матрешки») также вызывает возражения. Они основаны на принципиальных различиях механизмов интеграции (Шмальгаузен, 1961, 1968), природы внутрисистемных связей, степени детерминированности и схем функционирования биологических систем разного иерархического положения, о чем речь еще впереди.
Система данного уровня организации включает все компоненты и связи нижележащих уровней. Однако веяний раз их интеграция на более высоком уровне осуществляется посредством формирования новых внутрисистемных связей, возникающих из внешних (межсистемных) связей предыдущего уровня (рис. 2).

Рис. 2
Из этого следует принцип специфичности: каждому уровню организации соответствует определенная, специфически организованная система.

От одного уровня к другому в процессе интеграции системы претерпевают глубокие качественные преобразования — как структурные (природа компонентов), так и функциональные (природа системообразующих связей). Компоненты организма как системы — органы, ткани, клетки, молекулярные структуры; системообразующие связи имеют физиологическую или биохимическую природу. Элементами популяции служат отдельные особи, связи между которыми носят экологический характер. Элементы сообщества — популяции, а системообразующие связи — биоценотические, т. е. межпопуляционные (рис. 2). Вполне очевидна совершенно различная природа системообразующих связей на разных уровнях организации, так что простое сочетание одних связей никак не может образовать другие.
Вместе с тем следует подчеркнуть, что такая «независимость» уровней организации очень относительна, ибо системы разного иерархического положения тесно взаимосвязаны и взаимообусловлены. Каждый уровень организации имеет определенную «зону влияния» своих процессов — как «вверх» (в направлении более сложных систем), так и «вниз» (на более простые системы). В первом варианте процессы данного уровня включаются в сложную сеть взаимодействий высшего уровня, внося тот или иной вклад в его специфические процессы. Во втором варианте процессы данного уровня обеспечивают реализацию процессов нижележащего уровня, одновременно контролируя (ограничивая) их проявление. Так, взаимодействия отдельных особей в популяции животных обеспечивают распространение возбудителя инфекции (эпизоотический процесс), как бы «перенося» тем самым инфекционный процесс «вверх»—на биоценотический уровень. И наоборот, каждый инфекционный процесс может развиться только в результате тех или иных взаимодействий с зараженными особями популяции, а вероятностный характер таких взаимодействий существенно ограничивает эту возможность. Подробнее эти примеры будут разобраны в последнем разделе работы.
Особое методологическое значение имеет принцип неаддитивности (несводимости) биологических систем разных уровней, общий смысл которого сводится к следующему. Для функционирования системы данного уровня организации значение внутрисистемных связей нижележащих уровней последовательно убывает. Поэтому закономерности, управляющие относительно простыми системами, сами по себе не определяют функционирование более сложных систем. Отсюда — несводимость законов жизнедеятельности последних к законам, действующим на нижележащих уровнях, и даже их совокупности, что полностью соответствует несуммативности систем (рис. 2).

Поясним сказанное на конкретном примере. Допустим, есть некое экстремальное воздействие — летальная мутация, смертельная инфекция и т. п. Будучи фатальным для конкретной особи, такое воздействие на популяционном уровне (в силу гетерогенности популяции и ограниченности взаимодействия особей) уже не гибельно, хотя может вызвать существенные сдвиги в популяции — снижение численности, изменение структуры и др. На биоценотическом уровне такое воздействие практически неощутимо для сообщества в целом, а его последствия для биосферы вообще невозможно вообразить.
Теперь, когда мы обсудили общие черты организации биологических систем, можно перейти к сравнению систем разного ранга с целью их типизации.



 
« Принципы и методы лучевой диагностики   Принципы терапии шока и терминальных состояний »