В целом можно выделить области равновесности и неравновесности для систем, при которых существенно различается поведение системы (табл. 15).[ ...]
Изучение неравновесных состояний для различных систем позволяет выявить общие закономерности эволюции от хаоса к упорядоченности.[ ...]
Особенности эволюции. Еще в Древней Греции было известно различие между «хаосом» и «космосом». Современные достижения в синергетике позволяют назвать хаотическими все системы, которые приводят к несводимому представлению, если их оценивать в терминах теории вероятности. Иными словами, эти системы нельзя описать однозначно детерминистично (определенно), т. е. точно предсказать, что будет с системой в будущем, зная состояние системы в настоящем.[ ...]
Хаотическое поведение непредсказуемо в принципе. Необратимость, вероятность и случайность становятся объективными свойствами хаотических систем на макроуровне, а не только, как было установлено в квантовой механике, на микроуровне.[ ...]
Чем сложнее система, тем более многочисленны флуктуации и их типы. Однако в сложных системах существуют связи между различными ее частями. От соотношения устойчивости, которая обеспечивается взаимосвязью частей, и неустойчивости из-за флуктуаций зависит порог устойчивости системы. При переходе через этот порог система попадает в критическое состояние, называемое точкой бифуркации. В ней система становится неустойчивой относительно флуктуаций и может перейти к новой области устойчивости. При этом система как бы стоит перед выбором какого-то из нескольких путей эволюции. Наибольшая флуктуация может послужить в этот момент началом эволюции в совершенно новом направлении, который резко изменит поведение системы, что собственно и есть событие.[ ...]
В точке бифуркции случайность толкает систему на новый путь развития, а после того, как один из возможных вариантов выбран, вновь вступает в силу определенность (детерминизм) вплоть до следующей точки бифуркции. В развитии, в судьбе, системы случайность и необходимость являются взаимно дополняющими условиями.[ ...]
Большинство известных (и изученных) систем представляют собой открытые системы, которые обмениваются энергией, веществом и информацией с окружающей средой. Как показали исследования, главенствующую роль в природе играют не порядок, стабильность и равновесие, а неустойчивость и неравномерность, т. е. все системы флуктуируют. В некоторой особой точке бифуркации флуктуация становится настолько мощной, что система разрушается и в данный момент принципиально невозможно установить, что произойдет с системой: станет ли она по своему состоянию хаотической или перейдет на новый более дифференцированный и высокий уровень упорядоченности, который называют диссипативной (рассеянной) структурой. Новые структуры называют диссипативными, потому что для их поддержания требуется больше энергии, чем для более простых структур, на смену которым они приходят.[ ...]
Равновесие в живой природе в отличие от неживой является динамичным, а не статичным, т. е. представляет собой движение вокруг некой точки устойчивости. Если сама точка не изменяется, то такое состояние носит название гомеостаза (гомео —то же, стазис —состояние). Гомеостаз — механизм, посредством которого живой организм, противодействуя внешним воздействиям, поддерживает параметры своей внутренней среды на таком постоянном уровне, который обеспечивает его нормальную жизнедеятельность. В качестве примера можно привести всем нам известное: величйну кровяного давления, частоту пульса, температуру тела, т. е. то, что определяет нормальное состояние здоровья. Это состояние регулируется гомеостатическими механизмами, которые функционируют настолько «отлаженно», что мы их практически не замечаем. Если же функционирование механизма нарушено, то возникает не только дискомфорт в организме, но и опасность его гибели.[ ...]
Природная экосистема (биогеоценоз) устойчиво функционирует при постоянном взаимодействии ее элементов, круговороте веществ, передаче химической, энергетической, генетической и другой энергии и информации по цепям-каналам. Согласно принципу равновесия любая естественная система с проходящим через нее потоком энергии и информации имеет тенденцию к развитию устойчивого состояния. При этом устойчивость экосистем обеспечивается автоматически за счет механизма обратной связи. Обратная связь заключается в использовании получаемых данных от управляемых компонентов экосистем для внесения корректив управляющими компонентами в процесс. Рассмотренные выше взаимоотношения «хищник» — «жертва» в данном контексте можно описать несколько подробнее; так, в водной экосистеме хищные рыбы (щука в пруду) поедают другие виды рыб-жертвы (карась); если численность карася будет увеличиваться —это пример положительной обратной связи; щука, питаясь карасем, снижает его численность—это пример отрицательной обратной связи; при росте числа хищников снижается число жертв, и хищник, испытывая недостаток пищи, также снижает рост своей популяции; в конце концов в рассматриваемом пруду устанавливается динамическое равновесие в численности и щуки, и карася. Постоянно поддерживается равновесие, которое исключало бы исчезновение любого звена трофической цепи (рис. 64).[ ...]
Состояние естественного равновесия означает, что экосистема является стабильной и ее отдельные параметры остаются неизменными, несмотря на воздействия, которые система испытывает. Очень важным свойством системы является ее проницаемость — в нее постоянно что-то поступает и постоянно что-то из нее исходит, иными словами, это такое устойчивое состояние экосистемы, при котором поступление вещества, энергии и информации равно их выходу.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Наибольшее обилие особей вида в оптимальных условиях (по Б. Небелу, 1992) |
 |
| Первичная сукцессия |
 |